Die Achsschenkellenkung und andere Fahrzeug

Technikgeschichte
Modelle und Rekonstruktionen
Erik Eckermann
Die Achsschenkellenkung
und andere
Fahrzeug-Lenksysteme
Technikgeschichte
Modelle und Rekonstruktionen
Erik Eckermann
Die Achsschenkellenkung
und andere
Fahrzeug-Lenksysteme
Die Beitragsreihe ¹Technikgeschichte und Berufsbildung, Modelle und
Rekonstruktionenª wird im Rahmen eines Projektes von der Hauptabteilung Programme am Deutschen Museum betreut und von den
jeweiligen Fachabteilungen des Deutschen Museums unterstützt.
Diese Veröffentlichung wurde mit Mitteln des Bundesministers für
Bildung und Wissenschaft gefördert.
In der Reihe ¹Technikgeschichteª sind bereits erschienen:
Das Stereoskop
Die Rennspindel
Der Jacquardwebstuhl
Der Edisonzähler
Der Page-Motor
Der Tretradkran
Die Lichtbogenlampe
Die Meûschraube
Die Feilenhaumaschine
Der Tesla-Motor
Die Entstehung der Funktechnik
Was nützen historische Modelle und Rekonstruktionen?
Redaktion:
Gesamtherstellung:
Jürgen Teichmann
prograph gmbH, München
Copyright 1998 by Deutsches Museum München
ISBN-Nummer: 3-924183-51-1
Inhalt
Vorwort
4
Konzeption der Ausbildungsmaterialien
4
Aufbau der Ausbildungsmaterialien
5
1 Einleitung
7
2 Lenkvorrichtungen, Lenkungsauslegungen
und die Anordnung gelenkter Räder
7
3 Lenkungslose Schleif-, Gleit- und Fahrzeuge
3.1 Schleif- und Gleitzeuge
3.2 Vierrad-Fahrzeuge ohne Lenkung
9
9
10
4 Schwenkachslenkung
4.1 Reibnagel-Lenkung
4.2 Reibscheit-Lenkung
4.3 Drehschemel-Lenkung
4.4 Drehkranz- oder Drehgestell-Lenkung
4.5 Eigenschaften und Einordnung der Schwenkachslenkung
11
11
12
12
15
18
5 Knicklenkung
5.1 Knicklenkung bei pferdegezogenen Wagen
5.2 Knicklenkung bei motorisierten Fahrzeugen
19
19
20
6 Einzelradlenkung
6.1 Gabellenkung
6.2 Ringschienen- und Ringrad-Lenkung
22
22
24
7 Achsschenkellenkung
7.1 Definition, Bauarten, Kriterien
7.2 Vorläufer der Achsschenkellenkung
7.3 Die Achsschenkellenkung von Lankensperger/Ackermann
7.4 Lenkkonstruktionen ohne Ackermann-Winkel
7.5 Lenkkonstruktionen mit Ackermann-Winkel
7.6 Die Achsschenkellenkung wird obligatorisch
7.7 Eigenschaften und Einordnung der Achsschenkellenkung
25
25
27
27
31
33
34
39
8 Georg Lankensperger ± Erfinder der Achsschenkellenkung
41
9 Anmerkungen/Literaturauswahl
46
10 Bildquellen, Danksagungen
48
11 Rekonstruktion für ein Funktionsmodell 1 : 5
49
Konstruktionszeichnungen
50
Vorwort
Im Gegensatz zur Allgemeingeschichte hat die Geschichte der
Technik nach wie vor keinen Platz im anerkannten Kanon der
schulischen Bildung. Technikgeschichtliche Themenbereiche sind
in den Lehrplänen der allgemeinbildenden Schulen nicht vorgesehen. Obwohl die Technik seit Beginn der Industrialisierung vor
rund zweihunder Jahren wie keine andere Kraft in immer schnellerem Rhythmus weltweit die gesellschaftlichen Entwicklungen ±
und die Natur ± beeinfluût, gehört es immer noch nicht zum
Selbstverständnis der Industriegesellschaft, sich mit den historischen Entwicklungsbedingungen dieser Kraft kritisch auseinanderzusetzen. Wie notwendig eine derartige Auseinandersetzung ist,
verdeutlicht auch die aktuelle Umwelt ± und Technikdiskussion,
in der allzu oft Technikglauben und Technikkritik nur emotional
aufeinanderprallen.
In der Debatte um eine sozial verträgliche und umweltschonende
Technik kann gerade auch die kritische Vergegenwärtigung der
historischen Entwicklung von Technik Vorurteile abbauen helfen
und zur Versachlichung beitragen.
An diesem Ziel ist auch das vom Deutschen Museum durchgeführte und vom Bundesminister für Bildung und Wissenschaft
geförderte Projekt ¹Technikgeschichte ± Modelle und Rekonstruktionenª orientiert. Mit diesem Projekt wurde erstmals der Versuch
unternommen, technikgeschichtliche Zusammenhänge durch den
Nachbau historischer Erfindungen begreifbar zu machen und für
die Berufsbildung in ausbildungsgerechter Form anzubieten. Die
hierzu erarbeiteten Materialien sind vor allem für den Einsatz in
der betrieblichen Ausbildung konzipiert und enthalten alle Informationen, die für eine lebendige praktische und theoretische
Beschäftigung mit technikhistorischen Fragestellungen und Problemlösungen erforderlich sind.
Konzeption der Ausbildungsmaterialien
Das didaktische Konzept für die zu erstellenden technikgeschichtlichen Ausbildungsmaterialien wurde gemeinsam von Mitarbeitern
des Deutschen Museums und betrieblichen Ausbildern entwickelt.
Es ist methodisch an der in der Praxis der betrieblichen Ausbildung bereits bewährten Unterrichtsform der ¹Projektarbeitª
orientiert.
4
Im Zentrum dieser Unterrichtseinheiten steht jeweils der Nachbau
einer technischen Erfindung, die technikhistorisch bedeutsam und
deren konstuktive wie fertigungstechnische Anforderungen auch
für betriebliche Ausbildungsziele von Interesse sind. Dem Nachbau voran geht die Klärung der besonderen sozialen, ökonomischen und technischen Bedingungen der jeweiligen historischen
Situation, innerhalb derer diese technische Erfindung erfolgte und
sich als Problemlösung mehr oder weniger rasch durchsetzen
konnte. Aufgrund der hierbei gewonnenen Informationen ermöglicht der praktische Nachbau dieser Erfindung in ¹nacherfindendenª Arbeitsschritten und darauf aufbauenden Versuchen ein
umfassenderes Verständnis für die gefundene historische Problemlösung und der ihr zugrundeliegenden technischen und naturwissenschaftlichen Prinzipien. Abgeschlossen wird die Projektarbeit
durch einen Blick auf die Folgen dieser Erfindung für die Weiterentwicklung dieser Technik und ihrer gesellschaftlichen Bedeutung
bis hin zu aktuellen Problemen, deren Lösung heute als dringend
empfunden wird.
Aufbau der Ausbildungsmaterialien
Die Ausbildungsmittel, die in erster Linie für die Hand des
Ausbilders gedacht sind, haben den Charakter einer Materialsammlung. Sie sind so aufgebaut, daû die für die angestrebten
Ziele der Projektarbeit benötigten Informationen auch getrennt
benutzt werden können:
.
Darstellung der jeweils thematisierten technischen Entwicklung und ihrer historischen Bedingungen (Ursprung, wichtige Entwicklungsschritte, Gegenwart);
.
historische Abbildungen mit kurzen Erläuterungen zur
Veranschaulichung der geschichtlichen Entwicklung;
.
Darstellung der spezifischen historischen Situation, die
zur Erfindung oder Entwicklung des zum Nachbau
vorgesehenen Objekts führte. Dargestellt werden die
vom Erfinder vorgefundenen Voraussetzungen und Probleme, deren Lösung und Bedeutung für die weitere
Entwicklung;
.
.
kurzer biographischer Abriû der Erfinderpersönlichkeit;
für den Nachbau erforderliche Informationen und Konstruktionszeichnungen, dazu einige didaktische Hinweise zur Organisation der Projektarbeit und Anregungen
zur Durchführung von Versuchen während oder nach
Fertigstellung der Rekonstruktion.
5
Die Informationen können dabei in unterschiedliche pädagogische
Schrittfolgen eingebaut werden, wie die nachfolgenden Beispiele
zeigen:
A
*
!
B
*
!
C
*
!
Kennenlernen der historischen Aufgabenstellung für die Entwicklung
einer Technik zum Bewältigen bestimmter Aufgaben
Suchen prinzipieller Lösungsmöglichkeiten unter Beachtung der
damaligen Bedingungen
Entwerfen konstruktiver Lösungsmöglichkeiten
Experimentieren mit improvisierten Versuchsanordnungen
Kennenlernen historischer
Lösungsversuche und
Vergleich mit eigenen
Entwürfen
Kennenlernen historischer
Lösungsversuche
Ausarbeiten von Fertigungsunterlagen auf der Grundlage eigener Entwürfe
Ausarbeiten von Fertigungsunterlagen in Anlehnung an
historische Vorbilder
Fertigen nach eigenen
Fertigungsunterlagen
Fertigen nach vorgegebenen
Fertigungsunterlagen
Erproben von Modell bzw. Rekonstruktion, Auswerten
!
A
*
!
B
*
!
C
*
Die Arbeitsschrittfolge A±A stellt höchste Anforderungen an die Auszubildenden; das
Ergebnis ist eine weitgehend selbständig erarbeitete technische Lösung. Eine derart
intensive Auseinandersetzung mit einem technischen Problem kann ± vom erworbenen spezifischen Wissen abgesehen ± auch die Einstellung zur Technik verändern und
Einsichten in den Ablauf von technischen Entwicklungen überhaupt gewinnen helfen
und damit eine wirksame Motivationshilfe für die Ausbildung sein. Dieser Weg kann
selbst ¹schulmüdenª Auszubildenden kleine Erfolgserlebnisse auf theoretischem
Gebiet bringen, weil solche Kenntnisse auf praktischem, experimentellem Weg und
durch unmittelbare Erfahrung erlangt werden.
Bei der Schrittfolge B±B folgt der schöpferischen Auseinandersetzung mit dem
technischen Problem die Fertigung nach Abgleich mit den vorgegebenen Fertigungsunterlagen. Damit ist das Gelingen des Nachbaus sichergestellt.
Die Schrittfolge C±C ist mit dem geringsten Aufwand verbunden. Aber auch hier
wird der Zusammenhang von moderner Technik und ihren in der Vergangenheit
liegenden Wurzeln sichtbar gemacht.
6
1) Einleitung
Die Lenkung gehörte, wie auch Gemischaufbereitung, Zündung und
Bereifung, zu den gröûten technischen Herausforderungen, mit denen
sich die Erbauer der ersten Motorwagen ab Mitte der 1880er Jahre
konfrontiert sahen. Weil sie offensichtlich keine Kenntnis von der vorher
mehrere Male erfundenen Achsschenkellenkung hatten, muûten sie sich
zunächst mit Gabel- und Drehkranzlenkungen behelfen.
Ein Bedarf für die Achsschenkellenkung scheint in der rund 5000jährigen
Entwicklungsgeschichte des Landfahrzeugs nicht bestanden zu haben.
Damit kann sie in die lange Reihe der Erfindungen aufgenommen werden,
die zwar für den pferdegezogenen Wagen gemacht worden sind, dort aber
nicht angewendet wurden, ¹weil die Vorteile ¼ nicht so ins Gewicht
fielen ¼ª und einige Teile ¹nicht ohne weiteres zu gemäûigten Preisen
bezogen werden konntenª. Die von F. Behncke, dem Begründer der
Staatlichen Wagenbauschule in Hamburg, 1927 formulierte Priorität der
Wirtschaftlichkeit gegenüber dem technischen Fortschritt, von der Autoindustrie bis auf den heutigen Tag fortgeschrieben, bezog sich nicht nur
auf die Achsschenkellenkung, sondern auch auf die Knicklenkung, auf die
Zweiachs- und Vierradlenkung, auf die selbsttragende Karosserie, auf
Spiral-, Torsions- und Gummifedern, auf Wälzlager, hydraulische Bremse,
Luftfederung, Luftbereifung, Meilenzähler und Unfallsicherheit. Diese
und weitere Erfindungen aus dem 18. und 19. Jh. tauchten erst Jahrzehnte
später beim motorisierten Fahrzeug auf.
Während die Achsschenkellenkung bereits vor der Jahrhundertwende bei
den Motorwagen eingeführt wurde, konnte sich die ebenfalls aus dem
Wagenbau übernommene vordere Starrachse in einigen Fällen bis nach
1950 im PKW-Bau halten. Immer höhere Raum- und Komfortansprüche,
Spitzen- und Kurvengeschwindigkeiten zwangen jedoch schon in den
30er Jahren zur Einzelradaufhängung vorn, die in Verbindung mit der
Achsschenkellenkung das Fahrwerk ,schneller als den Motor machte. So
trugen Einzelradlenkung und Einzelradaufhängung zur aktiven Sicherheit
moderner PKW und Omnibusse bei, u. a. definiert durch exakte Lenkgeometrie, flatterfreies und verschleiûarmes Abrollen der Vorderräder,
geringes Gewicht, kleinen Raumbedarf, leichte Lenkbarkeit auch bei
Vorderradantrieb, keine Beeinflussung der Räder untereinander und
Möglichkeit einer kinematischen oder elastokinematischen Vorspuränderung in Richtung Untersteuern.
2) Lenkvorrichtungen, Lenkungsauslegungen
und die Anordnung gelenkter Räder
Alle Fahrzeuge benötigen eine Lenkvorrichtung, gleichgültig, für welches
Medium (Land, Wasser, Luft) sie bestimmt sind. Mit der Lenkvorrichtung
werden gewollte Fahrtrichtungsänderungen durchgeführt und ungewollte
Richtungsänderungen ausgeglichen (Spur- und Kurshaltung). Landfahrzeuge mit nur einer Spur (Fahrräder, Motorräder) werden während der
7
Fahrt von einer Lenkvorrichtung stabilisiert und damit vor dem
Umstürzen bewahrt.
Die Lenkung/Spurhaltung erfolgt je nach Fahrzeuggattung von auûen
oder im oder am Fahrzeug selbst. Spurgeführte Landfahrzeuge wie
Straûen-, Eisen- oder Seilbahn werden von äuûeren Hilfsmitteln geführt
und gelenkt. Bei nicht spurgeführten Landfahrzeugen kann unterschieden
werden zwischen Schwenkachslenkung, Knicklenkung und Einzelradlenkung.
Abb. 1 Lenkungsauslegungen für vierrädrige Fahrzeuge
Prinzipskizzen von Schwenkachslenkung (rechts), Knicklenkung (links) und Achsschenkellenkung (Mitte).
Bei der Schwenkachslenkung wird die Vorderachse um einen Drehpunkt
in Achsmitte geschwenkt, die Räder verändern ihre Lage zur Achse nicht
(Abb. 1 rechts). Bei der Knicklenkung werden die Lagen der Längsachsen
des vorderen und hinteren Wagenkörpers zueinander verändert (Abb. 1
links). Bei der Einzelradlenkung werden nur die Räder um je einen
Drehpunkt eingeschlagen (Abb. 1 Mitte), die Vorderachse verändert ihre
Lage nicht oder kann entfallen (Einzelradaufhängung). Ausführungsformen bei Automobilen durchweg als Achsschenkel-, bei Fahr- und
Motorrädern durchweg als Gabellenkung.
Einachsige, zweirädrige Straûenfahrzeuge, seien sie handgeschoben oder
tiergezogen, benötigen keine besonderen Lenkvorrichtungen, weil die
Lenkkräfte über die Stangen/Deichsel via Wagenunter- oder -obergestell
auf die Achse übertragen werden (Abb. 2). Auch bei Schleife und
Abb. 2 Keine Lenkvorrichtung
bei Einachsern
Richtungsänderungen werden
von dem oder den Zugtieren
über Stangen auf das Gestell und
auf die Achse übertragen. Die
Radaufstandsfläche des kurveninneren Rades kann Mittelpunkt
des vom kurvenäuûeren Rades
beschriebenen Kreisbogens sein.
Bretagne, 19. Jh.
8
Schlitten erfolgen Richtungsänderungen über die Zugvorrichtungen oder,
beim einfachen Rodelschlitten, durch Bremsen auf einer Seite. Fahrtrichtungsänderungen bei Kettenfahrzeugen werden durch Abbremsen der
kurveninneren Gleiskette erzielt.
Bei fast allen Radfahrzeugen werden die Vorderräder gelenkt. Das ergibt
eine einfache Anordnung des Lenkantriebs und ist für Übersicht und
Reaktion des Fahrers günstiger, weil der gröûte Kreis von der im Blickfeld
liegenden kurvenäuûeren Vorderkante des Fahrzeugs beschrieben wird.
Die Hinterradlenkung eignet sich für Lade- und Rangierarbeiten. Sie wird
daher bei Gabelstaplern ausschlieûlich, bei Erdbewegungsmaschinen
vereinzelt angewendet. Theoretisch ist die Hinterradlenkung instabil.
Die aktive Vier- oder Mehrradlenkung ist bei einigen Lastwagen,
Omnibussen und Erdbewegungsmaschinen anzutreffen. Sie ist bei
Pferdewagen, Militärfahrzeugen, Anhängern, Schleppern und Personenwagen immer wieder vorgeschlagen und auch angewendet worden,
konnte sich auf Dauer jedoch nicht durchsetzen. Im PKW-Bau bevorzugt
man statt ihrer die passive Hinterradlenkung mit Hilfe elastokinematischer Bauteile.
3) Lenkungslose Schleif-, Gleit- und Fahrzeuge
3.1 Schleif- und Gleitzeuge
Das erste Landtransport-Hilfsmittel der Menschheit war, nicht gerechnet
Traghilfen wie Riemen, Bündel, Körbe usw. für Mensch und Tier, die
Astgabel oder Urschleife (Abb. 3). Sie diente zum Heimschleifen des
erlegten Beutetieres. Trag-, Zug- und Lenkfunktion fielen ,konstruktiv
zusammen.
Aus der weitgehend im Naturzustand belassenen Urschleife entwickelte
sich die bearbeitete Schleife, noch gabelförmig (Abb. 4), und der Flachund Ständerschlitten, schon parallelkufig (Abb. 5). Bei beiden war die
Tragfläche angehoben, Lenk- und Zugfunktionen waren von der Tragfunktion getrennt.
Ein hohes Alter wird auch der Schleif- oder Schleppbahre zugesprochen,
besser bekannt als Indianer-Travois1. Bastflechtmatten, Riemen oder
Stangen verbanden zwei seitlich am Leib eines Hundes angebrachte,
Abb. 3 Urschleife
Die Urschleife bestand aus einer Astgabel
mit oder ohne Querhölzer. Sie war das erste
Landtransportmittel der Menscheit.
9
Abb. 4 Schleife
Gabelförmige Schleife mit Tragboden und
Bordwänden, hier als ursprüngliches Transportmittel der Kavango/Südwestafrika.
Abb. 5 Schlitten
Parallelkufiger Ständerschlitten mit Pferdebespannung, Richtungsänderung durch Zugstange(n). Bayern 19.Jh.
Abb. 6 Travois
Die Stangenenden schleifen über den Boden,
die elastischen Stangen verursachen weniger
Erschütterungen als ein Wagen (den die
Indianer nicht kannten).
später über dem Hals eines (Sattel-)Pferdes sich kreuzende Holzstangen
hinter dem Tierkörper so miteinander, daû eine kleine Tragfläche entstand
(Abb. 6). Die Stangenenden schleiften über den Boden, das Tragtier war
die ¸Lenkvorrichtung.
3.2 Vierrad-Fahrzeuge ohne Lenkung
Den Übergang vom Schleif- und Gleitzeug zum Fahrzeug datiert die
Forschung2 anhand von bildhaften Zeichen auf Tontafeln aus Uruk auf
3000±2800 v. Chr. ¹Hier handelt es sich deutlich um einen Schlitten mit
Kabinenaufsatz, unter dessen Kufen vier Räder auf zwei Achsen zu
denken sindª3. Eine Lenkung werden diese Fahrzeuge, wenn sie denn
jemals im Maûstab 1 : 1 existiert haben sollten, mit Sicherheit nicht
aufgewiesen haben.
Abb. 7 Kurvenfahren ohne Lenkung
a = Seitenansicht, b = Grundriû,
c = Bogendeichsel, vom Gespann unterlaufen
(h = Hebelarm der Umlenkkraft).
10
Weitere bildliche Darstellungen und Modelle aus dem mesopotamischen
Raum zeigen schmale Wagen mit kurzem Radstand4. Leichte Kurven
lieûen sich trotz fehlender Lenkung befahren, weil die Zugtiere mit der
Hinterhand unter die bogenförmig ausgebildete Deichsel hindurchtreten
und dem leichten Wagen eine geänderte Fahrtrichtung aufzwingen
konnten (Abb. 7). Bei schärferen Kurven oder bei Umkehr muûte der
Wagen hinten mit der Radachse hochgehoben und gleichzeitig von den
Zugtieren auf den Vorderrädern gedreht werden. Das Anheben einer
Achse und Drehen auf den Rädern der anderen Achse kennen wir noch
heute beim Kinderwagen.
4) Schwenkachslenkung
4.1 Reibnagel-Lenkung
Aus in den Fels geritzten Zeichen in Südschweden meint man ableiten zu
können, daû hier, etwa 1000 v. Chr., lenkbare Vierradwagen dargestellt
sind5. Wie im einzelnen die Lenkung funktionierte, ist noch ungeklärt.
Auch über die Lenkungsauslegung der beiden im Moor bei Dejbjerg in
Abb. 8 Reibnagel-Lenkung
an einem Segelwagen
Einer der um 1600 von Symon Stevin
gebauten ,zeilwagen besaû Hinterradlenkung. Der Steuermann schwenkte
über eine ruderpinnenähnliche Konstruktion die Hinterachse um einen
Reibnagel. Der Lenkeinschlag war
gering und wird Kreuzen und Halsen in
nur beschränktem Maû erlaubt haben.
11
Abb. 9 Reibnagel-Lenkung
an einem Motorwagen
Ein verhältnismäûig schwacher Bolzen an der Vorderachse eines Daimler-Riemenwagens von 1896 muûte
Biegemomenten, Scherspannungen,
Flächenpressung und Druck- und
Zugspannungen gewachsen sein.
Auch die vom Dampfwagenbau
übernommene Lenkkraftübertragung mit Ketten fördert nicht
gerade das Vertrauen in diese Lenkkonstruktion.
Jütland entdeckten Vierradwagen gibt es unterschiedliche Auffassungen.
Zum einen kommt die Forschung zu dem Schluû, daû die Vorderachse
wegen der ¹¼ eigentümliche(n) zweigeteilte(n) Form des Untergestells ¼
vollkommen drehbar ¼ª ist6. Neuere Forschungsergebnisse sprechen von
einem ,Reibkraftgelenk7 und von einer um einen Reibnagel schwenkenden Vorderachse (Abb. 8±9), die zusammen mit den Zugarmen, ¹¼ mit
der Schwenkstange (und) dem vorderen Tragebrett ¼ eine Art rechteckiges Drehgestellª bildet, auf das der Hinterwagen via Langbaum
aufgesattelt ist8. Die Dejbjerg-Wagen besaûen also schon Langbäume, das
bedeutet eine Abkehr von der Gestell-Konstruktion des parallelkufigen
Schlittens.
4.2 Reibscheit-Lenkung
Die neuartige Reibnagel-Lenkung griff von Nordeuropa in den südeuropäischen Raum über9 und erfuhr, vermutlich durch die Kelten, eine
Ergänzung durch das Reibscheit. Dieses die Deichselarme verbindende
Querholz stützte sich entweder gegen den Langbaum oder, bei direkt auf
den Achsen liegendem Wagenboden, an einem dort angebrachten Gegenholz ab. Somit blieb das Vordergestell waagerecht, die Zugtiere wurden
vom Gewicht der Zugstange, der Reibnagel von Biegemomenten entlastet
(Abb. 10). Allerdings erhöhte sich die Reibung beim Lenkeinschlag
beträchtlich.
4.3 Drehschemel-Lenkung
Eine verbesserte Ausführung der Reibscheit-Lenkung stellt die Drehschemel-Lenkung dar. Bei ihr wird der Lenkeinschlag nicht mehr durch
Abb. 10 Reibscheit-Lenkung
Angenommene Lenkungsauslegung des
Wardartal-Wagens (Rekonstruktion) aus
dem 2.±3. Jh. mit Reibnagel und Reibscheit. Nur eingeschränkter Lenkausschlag der Vorderachse möglich.
12
die (Riemen-)Aufhängung des Wagenkastens und durch die Dimensionierung von Vorderachs-Aussparung und Langbaumkopf bestimmt (s.
Abb 10). Vielmehr liegt über der Vorderachse noch ein mit Langbaum
und Hinterachse fest verbundener Achsstock oder Vorderachsträger,
unter dem sich die Vorderachse um den Reibnagel schwenken läût (Abb.
11). Damit konnte gegenüber der Reibscheitlenkung der Lenkeinschlag
vergröûert werden.
Abb. 11 Drehschemellenkung
Die Deichsel Z schwenkt die Deichselarme Y mit der daran befestigten Vorderachse P um den
Reibnagel X unter dem Vorderachsträger 13 hindurch. Das Reibscheit * unterläuft den
Langbaum U und hält das Vordergestell waagerecht.
Das lenkbare Untergestell des vierrädrigen keltisch-römischen Wagens
war ¹¼ bey allen Arten von Fuhrwerken immer (das) nämliche ¼ nur die
verschiedenen Gestalten des Kastens, der darauf gesetzt ward, veränderte
dessen Namen und Bestimmungª10. So standen dem Expansionsdrang der
Römer, salopp ausgedrückt, gerade noch rechtzeitig lenkbare Vierradwagen zur Verfügung, die freilich nicht als Streitwagen eingesetzt wurden.
Je nach Aufbau dienten sie als Stadt- oder Reisewagen, als Post- oder
Mietwagen, als Landkutsche oder als Frachtwagen oder als Wagen für ¹¼
Waaren, Gelder, Kriegs-Bedürfnisse und das Gepäcke der Herrschaften
¼ª11.
Mit dem Untergang des Weströmischen Reiches 476/480 n. Chr. kam der
Straûenverkehr der damaligen Welt zum Erliegen. Die von den Römern
angelegten Straûen verfielen, die Wagenbautechnik verzeichnete keine
Fortschritte mehr, weil ¹Herren und Diener, Männer und Frauen,
Weltliche und Geistliche ¼ auf Pferden oder Mauleseln (ritten und) ¼
so gar dem Frauenzimmer ¼ der Gebrauch bedeckter Wagen lange Zeit
erschwert (ward)ª12. Das Pferd stieg zum Statussymbol auf, ein groûer
Marstall war Sinnbild für Reichtum und Macht. Folgerichtig wirkten sich
Verbesserungen der Landtransportmittel in einer höheren Leistungsfähig13
keit des Pferdes aus: Einführung und Weiterentwicklung des Sattels ab
dem 4. Jh., des Hufbeschlags ab dem 9. Jh., Ablösung des vom Rinderzug
her bekannten Jochs durch das Kummet bei Pferdezug.
Die Wagentechnik dagegen verharrte auf dem Niveau der Römerzeit. Die
Lenkkonstruktion eines 1414 umgestürzten Wagens beispielsweise (Abb.
12) läût keinen Fortschritt gegenüber der seit mehr als 1000 Jahren
bekannten keltisch-römischen Drehschemellenkung erkennen. Und der
sonst so weit vorausschauende Leonardo da Vinci (1452±1519) ¸vergaû
gar bei seinen Skizzen über bewegliche Achsen das Reibscheit und ging
auf die längst überwundene Reibnagellenkung zurück13.
Abb. 12 Eile mit Weile
Gegenpapst Johannes XXIII in
seinem umgestürzten Reisewagen
1414. Zu erkennen sind Drehschemellenkung mit gegabelter
Deichsel, Reibscheit und Reibnagel
in Vorderachsmitte.
Erst im 15. Jh. erlangte der Straûenverkehr wieder mehr Bedeutung, als
Mitteleuropa einen allgemeinen wirtschaftlichen Aufschwung erlebte.
Auch die überseeischen Entdeckungsfahrten ± 1492: Entdeckung Amerikas; 1498: Öffnung des Seewegs nach Indien ± begannen sich auszuwirken. Sie verlagerten das wirtschaftliche Schwergewicht vom Mittelmeer zur atlantischen und zur Kanalküste und erforderten für den Absatz
der Waren ein erweitertes Straûennetz von den wichtigsten Überseehäfen
Lissabon, Sevilla und Antwerpen zum binnenländischen Europa.
Merkwürdigerweise fanden am Lastfuhrwerk mit Ausnahme der Drehschemellenkung so gut wie keine Verbesserungen statt. Es blieb von der
Antike bis in die jüngste Zeit ungefedert, meist ungebremst und ungefüge.
Der Fortschritt im Wagenbau konzentrierte sich auf die Personenwagen,
die in Europa ab der zweiten Hälfte des 16. Jh. beim Adel in Mode
kamen. Zudem tauchten auch neue oder für Europa neuartige Landfahrzeuge auf, zum Teil ¸selbstfahrend wie Muskel- und Windkraftwagen
(Abb. 8), zum Teil aus Transportbedürfnissen heraus wie Schubkarren
und Bergwerkshunde.
Von den zahlreichen Verbesserungen an Aufbauten und Fahrwerken ab
etwa 1650, an Federung, Achsen und Rädern ab etwa 1750 und an den
Bremsen ab etwa 1830 soll hier lediglich auf Lenkungsvorrichtungen und
Manövrierbarkeit eingegangen werden. Diese zu verbessern, war nicht so
leicht, weil schon bei einer ¹¼ Viertelswendung ¼ das Rad mit seinem
14
äuûeren Radkranze ¼ an den verbindenden Langbaum trifftª oder ¹¼
den Hinterrädern bei zu starker Einlenkung eine gleitende Bewegung
gegebenª würde14.
4.4 Drehkranz- oder Drehgestell-Lenkung
Mangelhafte Stabilität, hoher Reibungswiderstand und auch Begrenzung
des Einschlagwinkels durch das Reibscheit mögen zur Drehkranz- oder
Drehgestell-Lenkung geführt haben, in ihrer Vorform wohl erstmals 1637
angewendet15. Bei der Drehkranzlenkung, die die Drehschemellenkung
bei Personen- und Lieferwagen mit der Zeit fast völlig verdrängte,
ersetzte ein durchgehender oder geteilter Drehkranz aus Holz, später aus
Eisen das hölzerne Reibscheit. Der Reibnagel konnte, muûte aber nicht
beibehalten werden. Für Langbaum-Wagen und für solche mit selbsttragendem Aufbau entwickelten sich unterschiedliche Drehgestelle (Abb.
13 a±c).
Abb. 13a Drehkranzlenkung an einem
Schwellerwagen ¼
Kinder- oder kleiner Parkwagen mit in nachstellbaren
Riemen aufgehängtem
Wagenkasten. Die beiden
Schweller, noch ohne
Schwanenhals, stützen sich
über Vor- und Ecksäulen auf
dem oberen Drehkranz ab.
Italien 18. Jh.
Abb. 13b ¼ für Langbaum-Wagen ¼
Oft verwendetes einfaches
Drehgestell mit geteiltem
Drehkranz und Schloû- oder
Reibnagel durch Bockschemel
cc, Langbaum aa und Achsholz ff (auf Vorderachse).
gh = Aufnahme für Stangendeichsel. Um 1890.
Abb. 13c ¼ und für Wagen mit selbsttragendem Aufbau
Pariser Drehgestell für Geschäftswagen mit durchgehendem Drehkranz. Schloûnagel (unter Sicherheitslasche) durch Bockschemel B, Achsholz A und Vorderachse
(unter A). Aufnahmen für Gabel- (G) und Stangendeichsel
St. Um 1910.
15
Abb. 14 Vorverlegter Schloûnagel (Nachlauf)
Sturzräder beschreiben bei Kurvenfahrt den Spurkreis aa (Radaufstandspunkt), den Schlagkreis
bb (Radhöchstpunkt) und den Seitenkreis cc (Radseitenpunkt). Ein vor die Achsmittellinie
verlegter Drehpunkt (Schloûnagel a in Draufsicht rechts) vermeidet eine Berührung von bb im
Durchlauf, die bei herkömmlicher Schloûnagelanordnung (Bild links) unvermeidbar wäre.
Gleichzeitig werden die Räder von dem vor Radmitte liegenden Schloûnagel gezogen und
damit stabilisiert (Nachlauf).
Die Manövrierbarkeit ist in erster Linie abhängig vom Radeinschlag, den
man bei den älteren Repräsentations-Karossen noch mit Hilfe gekröpfter
Seitenschweller (Schwanenhals), vorverlegter Vordergestelle (gleichbedeutend mit längerem Radstand und höherem Gewicht) und kleiner
Vorderräder vergröûern konnte. Für die kompakten Stadtkutschwagen
des 19. Jh. mit ihren selbsttragenden Aufbauten lieûen sich jedoch die
genannten Hilfsmittel mit Ausnahme der kleineren Vorderräder nicht
übernehmen. Hier muûten, um einen groûen Radeinschlag und damit
einen kleinen Wendekreis zu erreichen, die Wagenkästen im Bereich der
Vorderräder ausgespart werden (Durchlauf, Einlenkung). Zusätzlich
verlegten viele Wagenbauer den Reib- oder
Schloûnagel, also den Drehpunkt des Vordergestells, vor die Mittellinie der Radachse (Abb.
14). Dies empfahl sich schon wegen der
Sturzräder (Abb. 15), weil diese mit ihrem
oberen Teil einen gröûeren Kreisbogen beschrieben als mit dem unteren Teil und daher
eher an den Wagenkasten stieûen als senkrecht
zu den Achsen montierte Räder.
Abb. 15 Sturzrad
Um von der Achse ablaufende Räder zu vermeiden, erhält
der Achsschenkel eine Neigung nach unten, damit die
Radnabe gegen die Achsschenkelbegrenzung und nicht
gegen die Achsmutter läuft. Bei Achsschenkelsturz ist auch
Speichensturz (unterste Radspeiche senkrecht zum Erdboden) erforderlich, um die Achslast ohne Bruch übertragen
zu können.
16
Drehkränze und Vordergestelle in verschiedenen Ausführungen konnten
gegen Ende des vergangenen Jahrhunderts von spezialisierten Metallwaren- und anderen Fabriken bezogen werden. Die zunächst handwerklich ausgerichteten Zulieferbetriebe, die bis dato nur auf Bestellung
angefertigt hatten, gingen ab etwa 1870 auf industrielle Fertigungsweise
mit Lagerbevorratung über. Damit waren sie dem Kutschwagen- und
später dem Motorwagenbau um Jahre voraus. Auf Vorrat produzierte,
jederzeit abrufbare Drehkränze beispielsweise lieferten Hampe & Komp.
in Hamburg, das Eisenwerk Schönheide in Sachsen und die Kutschwagenfabrik Dick & Kirschten in Offenbach, die auch ganze Vordergestelle anbot. Auch Achsen, Federn, Radreifen, Beschläge, Nabenringe,
Verdeckspriegel, Laternen und andere Teile konnten jetzt auf dem Markt
eingekauft werden und brauchten von den einzelnen Kutsch- oder
Motorwagenbauern nicht mehr selbst hergestellt zu werden.
Heute angebotene Wagen sind durchweg mit ¸stilechten Drehgestellen
ausgerüstet, die den schon vor rund 100 Jahren gebauten Vordergestellen
weitgehend ähneln. Daneben werden sogenannte Friktions-Drehkränze
für Dressur-, Pony- und leichte Pferdewagen benutzt (Abb. 16) sowie
Kugellager-Drehkränze für Marathon- und Vielseitigkeitswagen (Abb.
17+ 18). Die Kugeldrehkranzlenkung, vom LKW-Anhängerbau übernommen16, stellt den vorläufigen Entwicklungsendpunkt der Schwenkachslenkung dar.
Abb. 16 Ponywagen mit Friktions-Lenkung
Vereinfachte Drehkranzlenkung mit kreisförmiger Grundplatte am Vordergestell und dazugehöriger Kopfplatte am Hintergestell. Der Mittenbolzen ist Drehpunkt und Verbindungselement beider Gestelle. Um 1990.
!
~
Abb. 17 Kugeldrehkranz-Lenkung
Drehkranzlenkung mit rillengeführten,
käfiglosen Stahlkugeln zwischen Ober- und
Unterring. Schmiernippel zum Abschmieren,
Mittenbolzen entfällt. Um 1990.
3
Abb. 18 Marathonwagen mit Kugeldrehkranz-Lenkung
Mit den Kugellager-Drehkränzen konnte die
Reibung so weit herabgesetzt werden, daû
zumindest bei Marathonwagen unerwünschte
Schwenkbewegungen der Deichsel durch
Reibbeläge wieder abgebremst werden
muûten. Um 1995.
17
4.5 Eigenschaften und Einordnung der Schwenkachslenkung
Beim Vergleich der Schwenkachslenkung mit der Knick- und mit der
Einzelradlenkung kommt Beckmann 185417 zu dem Schluû, ¹daû unser
allgemein eingeführtes Wendungssystem (Drehpunct in der Mittellinie der
Vorderachse) ¼ zwar das Beste ist, jedoch keineswegs vollkommen
genannt werden kann, da es Uebelstände am Wagen herbeiführt, welche
nur mit Aufopferung anderweitiger Vortheile vermieden werden können
¼ Die Wendung des Wagens verdient daher wohl eine gröûere Aufmerksamkeit, als ihr durchschnittlich zu Theil wird, um so mehr ¼ daû ¼ die
ganze Form und Einrichtung unserer Fuhrwerke durch ihre Wendungsconstruction bestimmt wirdª.
Trotz der kritischen Anmerkungen schon vor 150 Jahren wird die
Schwenkachslenkung bei pferdegezogenen Wagen auch heute noch
benutzt. Während bei modernen Kutschwagen, besonders bei Marathonwagen, Anleihen aus dem Autobau wie hydraulische Vierrad-Scheibenbremse, Stahlrohrrahmen, Stahlräder, Metallaufbauten, wartungsfreie
Kegelrollenlager, Stoûdämpfer und Beschläge aus Edelstahl zu finden
sind, hat mit der Schwenkachslenkung ein Bauprinzip aus der Antike
überlebt. Von der Achsschenkellenkung wird hauptsächlich deshalb kein
Gebrauch gemacht, weil sich die Vorderräder nicht wie bei der Drehkranzlenkung um 90 einschlagen lassen, der Wendekreis also zu groû ist.
Die (Kugel-)Drehkranzlenkung als letzte Entwicklungsstufe der
Schwenkachse hat folgende Vorteile:
Zur Lenkkrafteinleitung genügt eine einfache (Zug-)Stange.
Vorderachse (= Lenkachse) und zentrale Schwenkeinrichtung sind
relativ einfache Bauteile und kostengünstig herzustellen.
Die geometrischen Voraussetzungen für einwandfreies Abrollen der
Räder sind insofern gegeben, als sich die gedachten Verlängerungen der
Vorderräder (= Vorderachse) und der Hinterräder (= Hinterachse)
beim Einschlagen zwangsläufig in einem Punkt schneiden, der damit
Kurvenmittelpunkt wird. Ein Gleiten der Radaufstandsflächen auf der
Fahrbahn und damit verbundener Verschleiû an Fahrzeug und Fahrbahn treten daher nicht auf.
*
*
*
Dem stehen folgende Nachteile gegenüber:
Für einen ausreichend groûen Lenkeinschlag (= kleiner Wendekreis)
beanspruchen die Räder soviel Platz, daû der Fahrzeugrahmen
gekröpft oder über den Rädern liegen oder der Wagenkasten
ausgespart werden muû.
Die zu bewegenden schweren Teile verursachen groûe Reibungswiderstände (nicht bei der Kugeldrehkranzlenkung).
Die durch einseitige Fahrwiderstände auftretenden Störkräfte beeinträchtigen die Fahrsicherheit und die Lebensdauer der Bauteile (nur
bei Motorwagen. Bei pferdegezogenen Wagen wirken sich die
Momente wegen der langen Deichsel an der weichen Tierflanke
weniger stark aus).
Übertragung der Störkräfte von einem Rad zum anderen.
Bei zunehmendem Einschlagwinkel der Vorderachse neigt der Wagen
zum Kippen, weil sich die Aufstandsfläche von einem Rechteck zu
einem angenäherten Dreieck reduziert (Abb. 19 a + b).
*
*
*
*
*
18
Abb. 19 a+b Stabil und instabil
Wird eine Schwenkachse (r.) um 90 geschwenkt, verringert sich die rechteckige Aufstandsfläche
abcd zum unregelmässigen Viereck und entspricht damit ungefähr dem Dreick fcd (Kippgefahr). Bei der Achsschenkellenkung dagegen (l.) verändert sich die Aufstandsfläche kaum,
auch wenn die Vorderräder um 90 eingeschlagen werden könnten.
Weil die Nachteile die Vorteile überwiegen, haben Schwenkachsen im
Automobilbau nur in Sonderfällen eine Rolle gespielt: In den Jahren
1896±1907 boten französische, deutsche und amerikanische Firmen
komplette Antriebssätze mit Drehkranzlenkung, Achsen und Rädern
an, die Pferdezug und Vordergestelle bei handelsüblichen Wagen, bei
¹Post Carriolsª und bei Fire Engines ersetzen sollten. Die in Frankreich
Avant Trains, in Deutschland Vorspannwagen und in den USA Attachments genannten Antriebssätze mit Elektro-, Dampf- oder Benzinmotoren waren jeweils mit dem passenden Drehkranz und der dazugehörigen Lenkeinrichtung versehen, um einen Austausch schnell und
preiswert erledigen und um das damals leidige Problem der Vorderradantriebsgelenke umgehen zu können.
5) Knicklenkung
5.1 Knicklenkung bei pferdegezogenen Wagen
Die von Beckmann17 artikulierten ¹Uebelständeª der Schwenkachslenkung bestanden u. a. aus den sich ausschlieûenden Forderungen nach
groûen Vorderrädern und kleinem Wendekreis. Groûe Vorderräder
bedeuteten gröûeren Abrollkomfort auf den damaligen schlechten
Straûen, geringere Zugkräfte und damit Schonung der Zugtiere, weniger
Verschleiû als kleine, häufiger umlaufende Räder, besseres Aussehen
sowie Teilegleichheit im Hinblick auf gleich groûe Hinterräder. Sie
bedeuteten aber auch einen unerwünscht groûen Wendekreis. Ein kleiner
Wendekreis jedoch lieû sich nur mit kleineren Vorderrädern erreichen, die
beim Einschlagen unter Langbaum oder Durchlauf wegschwenken
konnten.
Sollte trotz groûer Vorderräder an der üblichen einfachen Vorderachse
eine gute Manövrierbarkeit erreicht werden, kam nur ein Wagen mit
Knicklenkung in Frage. Sie besteht aus einem oder mehreren Scharnieren
oder Gelenken etwa in Wagenmitte. Beim Einschlagen verändern sich die
Längsachsen der beiden Wagenkörper in ihrer Lage zueinander, nicht aber
die Stellung der Achsen und Räder zu ihrem jeweiligen Wagenkörper (s.
Abb. 1 links).
19
Abb. 20 Knicklenkung bei
Muskelkraftwagen
Farflers zweiter Wagen, diesmal
vierrädrig, mit Sitzfläche auf
dem hinteren Wagenteil.
Richtungsänderungen des tiefergelegten Vorderwagens wahrscheinlich durch Unterarmkraft
auf die Verkleidung des Vorderachsantriebs.
Die erste Ausführung eines knickgelenkten Straûenfahrzeugs wird
Stephan Farfler zugeschrieben18. Der beinlose, handwerklich geschickte
Uhrmacher aus Altdorf bei Nürnberg baute für den eigenen Gebrauch um
1685 einen vierrädrigen Muskelkraftwagen mit Lenkung und Antrieb
über Armdruck und Handkurbeln (Abb. 20).
1835 nahm der englische Wagenbauer William Bridges Adams in ein
Patent über Ringfederräder auch pferdegezogene Wagen mit Knicklenkung auf (Abb. 21), betonte aber ausdrücklich, daû diese Konstruktion
schon vorher bekannt war19. Pferde- und Eisenbahnwagen mit verbesserter, wenn auch komplizierterer Knicklenkung lieû er sich vier Jahre
später mit einem weiteren Patent schützen20.
Adams wird einige seiner Equirotal Carriages gebaut haben21. Doch
abgesehen vom fremdartigen Eindruck seiner federnden Räder, konnten
die Vorteile, wie groûe Vorderräder, geringe Lenkkräfte, Spurtreue und
unveränderte Sitzposition des Kutschers zur Deichsel, die Nachteile nicht
aufwiegen: Die Trennung des Wagenaufbaus in zwei Hälften war nur bei
wenigen Fahrzeugtypen möglich, der Wendekreis war gröûer als bei
Schwenkachswagen, und durch den nach vorn gerückten Kutschersitz
ging viel Raum verloren. ¹Ueberdemª, bemerkt Beckmann22, ¹ist die
Construction des Langbaums und der Hebelverbindungen zu complicirt
und stellt daher kostspielige Herstellung und öftere Reparaturen in
Aussichtª. Heute dürfte nur noch ein Equirotal Phaeton existieren (Abb.
22).
5.2 Knicklenkung bei motorisierten Fahrzeugen
Die Knicklenkung fand demzufolge auch keine Verwendung bei Motorwagen, Automobilen und Lastwagen. Bei Militärfahrzeugen und bei
Schleppern blieb sie Ausnahme (Abb. 23). Nur bei Erdbewegungs- und
Baustellenfahrzeugen konnte sie durch ihre Vorteile überzeugen.
Vorausgegangen war die Einführung von Gelenken, die Bewegungen
nicht nur um die Fahrzeuglängsachse erlauben wie die Scharniere aus der
Pferdewagen-¾ra, sondern auch um die Querachse. Die Gelenke ergeben
kleine Wenderadien, so daû beispielsweise Radlader auf einer Fläche von
zwei Maschinenlängen graben, wenden und laden können. Weil die Räder
von Vorder- und Hinterteil spurüberdeckend laufen, die Hinterräder also
20
Abb. 22 Equirotal Phaeton
Um 1838 lieû sich der Duke of Wellington
von Adams diesen Wagen bauen, den er
entweder als vierrädriges Phaeton oder, wenn
geteilt, als Gig (vorderer) oder als zweirädriges Cabriolet (hinterer Wagenteil)
benutzen konnte. Übliche Speichenräder.
Abb. 21 Knicklenkung bei Pferdewagen
Die Federeigenschaften elastischer Räder
verbesssern sich bei gröûer werdendem
Durchmesser. Um seine gleichgroûen Ringfederräder uneingeschränkt verwenden zu
können, schlug Adams daher zwei durch ein
Scharnier (hinge) verbundene Wagenkörper
vor. Patentzeichnung von 1835.
Abb. 23 Knicklenkung bei Schleppern
~
1968 Holder Cultitrac-Kleinschlepper für Reihenkulturen mit Vierradantrieb, gleichgroûen
Rädern und Knicklenkung. Sie ermöglicht Lenkgenauigkeit und kleinen Wendekreis,
erwünscht im Wein- und Hopfenbau, in Obst- und Zitrusplantagen, in Kaffeepflanzungen,
Baumschulen und Forstbetrieben.
Abb. 24 Knicklenkung bei Muldenkippern
1988 Volvo BM-Dumper mit Sechsradantrieb, Tandemachse, Einzelachsaufhängung und
Knickgelenk zwischen Zugkopf und Anhänger. Wendekreis etwa 15m, Nutzlast 32.000 kg.
die schon von den Vorderrädern verdichtete Spur benützen, sind die
Rollwiderstände gering. Auch müssen Knicklenker nicht unbedingt
gerade stehen, um arbeiten zu können. Dadurch werden Fahrstrecken
und Arbeitstakte verkürzt. Groûe Lenkkräfte erlauben, aus tiefen Spuren
freizukommen. Schlieûlich kann auf die schmutzgefährdeten und ver21
schleiûanfälligen Vorderrad-Antriebsgelenke bei der sonst üblichen Auslegung mit Achsschenkellenkung und Allradantrieb verzichtet werden.
Mit Bodenentleerern und Hinterkippern von Le Tourneau/USA tauchten
in den 1940er Jahren die ersten knickgelenkten Erdbewegungs- und
Baustellenfahrzeuge auf. Es folgten Muldenkipper von Le Tourneau 1951,
von Kunz/D 1953 und von weiteren europäischen und amerikanischen
Firmen (Abb. 24). Radlader als dritte Fahrzeuggattung mit Knicklenkung
boten Scoopmobile/USA 1952, Schopf/D 1955 und Matbro/GB 1958 an,
gefolgt von US-Herstellern in den 60er Jahren. Heute sind knickgelenkte
Erdbewegungsfahrzeuge auf jeder Groûbaustelle anzutreffen.
6) Einzelradlenkung
6.1 Gabellenkung
Die Gabellenkung ist eine achsschenkellose Einzelradlenkung und wird
heute fast ausschlieûlich bei Zweirädern (Fahrrad, Motorrad, Motorroller) benutzt. Die Lenkgabel kann aufgelöst sein (Feder- und Dämpferteile sind dann einbezogen) oder nur zur Radabstützung, zur Radführung
und zur Lenkung herangezogen werden, die Federung befindet sich dann
auûerhalb der Lenkgabel. Sollen zwei Vorderräder gelenkt werden, ist ein
Lenktrapez oder eine ähnliche Vorrichtung (Abb. 25) erforderlich, um die
Lenkkräfte auf die Räder übertragen zu können und um sicherzustellen,
daû die Räder bei Kurvenfahrt abrollen und nicht gleiten.
Abb. 26 Gabellenkung bei Straûenwalzen
Einzelrad-, besser Einzelwalzenlenkung mit
quer oder längs zur Fahrzeugachse
angeordneter Lenkgabel. ZettelmeyerStraûenwalze um 1940 mit Lenkgetriebe und
Dieselmotor (statt kettengelenkter Walzen
und Dampfantrieb der englischen Steam
Roller).
Abb. 25 Gabellenkung bei Dampfwagen
Vierrädriger Dampfomnibus L'Ob›issante (Die Gehorsame) von AmØdØe BollØe p›re 1873 mit
vorderer Einzelradaufhängung. Lenkung über Kurvenscheiben, Ketten und Lenkgabeln mit
Elliptikfedern.
22
Schon die ersten mechanisch angetriebenen Fahrzeuge der Welt, die
Dampfwagen von Nicolas Joseph Cugnot 1769 und 1771, besaûen eine
Gabel zur Lenkung der jeweiligen Einzelvorderräder. Seitdem tauchte die
Gabellenkung bei Dampfwagen (Abb. 25) und bei Dampf-Zugmaschinen
immer wieder auf. Bei Straûenwalzen verdrängte sie die anderen Lenksysteme (Abb. 26).
Bei der Laufmaschine von Carl von Drais 1817 diente eine V-förmige
Vorderradgabel zur Aufnahme und Übertragung der Stütz- und Lenkkräfte, während die Lenkvorrichtung selbst noch aus einer ReibscheitLenkung mit ¸Leitstange, Gabelträger, Reibscheit und Reibnagel bestand.
Diese ¸indirekte Lenkung verschwand, da zu kompliziert, ungenau und
schwer, zugunsten der direkten Lenkung mit Steuerrohr, Lenkgabel und
Lenkstange (Abb. 27) bei den auf die Laufmaschine folgenden Velocipeden, Hoch- und Niederrädern.
Die vom Niederrad = Fahrrad abgeleiteten Leichtmotorräder ± Motor
über dem Vorderrad ± und Motorräder ± Motor zwischen den Rädern ±
hatten ebenfalls Gabellenkung. Sie ist,
von wenigen Ausnahmen abgesehen,
auch heute noch Stand der Technik bei
Zweirädern (Abb. 28).
Abb. 27 Gabellenkung beim Fahrrad
Zerlegte ,Normaltype der Corona-Fahrradwerke
in Brandenburg mit als Rahmenkopf ausgebildetem
Steuerrohr 2, in dem das Gabelrohr 25 mit Gabelkopf 26 und Gabelscheiden 41 sowie die Lenkstange 34 drehbar gelagert sind. Um 1902.
Abb. 28 Gabellenkung beim
Motorrad
BMW-Teleskopgabel mit an ihren
Enden fest eingespannter Schraubenfeder 3 und doppeltwirkendem, hydraulischen Schwingungsdämpfer 7±12 je Gabelholm.
Um 1951
Weil sich die Hersteller der ersten Motorwagen nicht nur am Kutschwagen orientierten, sondern ebenfalls an drei- und vierrädrigen Fahrrädern, tauchte die Gabellenkung zwangsläufig bei Motorwagen auf. Ein
sehr schönes Beispiel ist der dreirädrige Benz-Wagen von 1886 (Abb. 43 a),
doch auch Anbieter von vierrädrigen Motorwagen übernahmen die
Gabellenkung (Abb. 43 b). Sie konnte sich im Personen- und Lastwagenbau nur kurze Zeit halten, bei dreirädrigen Schleppern und Radladern
dagegen bis in die 40er Jahre.
23
6.2 Ringschienen- und Ringrad-Lenkung
Nicht wenige Wagenbauer und Erfinder befaûten sich mit der Zug- und
Lenkkraftübertragung bei dreirädrigen Pferdewagen. Die Anspannung
des Zugtiers direkt an der das einzelne Vorderrad umfassenden Gabel
hatte bei der damals üblichen Holzbauweise stets erheblichen Verschleiû
von Gabelführung und Gabellagerung zur Folge. Verbesserungen waren
beispielsweise eine kombinierte Drehkranz-/Gabellenkung in Verbindung
mit einem kleinen Vorderrad bei den holländischen Schüttanhängern oder
die Ringschienen-Lenkung, u. a. vorgeschlagen für kanadische Rollwagen
(Abb. 29).
Abb. 29 Ringschienenlenkung
Das einzelne Vorderrad ist mit seiner
Achse meist über eine Hilfskonstruktion
in einer kreisförmigen Schiene dreh- und
schwenkbar gelagert. Zug- und Lenkkräfte wirken direkt auf die Radachse.
Vorschlag für einen Rollwagen mit tiefgelegter Ladefläche, Halifax 1881.
Eine hier als Ringrad-Lenkung bezeichnete Lenk- und Radführungsvorrichtung stellte Franco Sbarro 1989 vor (Abb. 30). Statt um eine Nabe
rotieren Felge und Reifen um einen mit Kugellagern abgestützten Ring,
der über einen Lenkarm mit dem Fahrzeugtraggerüst verbunden ist.
Neben der erhöhten Lenkpräzision sind geringeres Gewicht, kühlere
Bremsen sowie weniger Material- und Energieeinsatz weitere Vorteile
dieses naben- und radschüssellosen Rades, mit dem vielleicht zukünftige
Straûenfahrzeuge ausgerüstet sein werden.
Abb. 30 Ringradlenkung
Auf eine Felge mit Ring reduziertes Rad von Sbarro, bei dem, wenn der Lenkarm über der
Radaufstandsfläche angreift, der wirksame Hebelarm für Störkräfte auf ein Minimum
verringert werden kann. Schweiz 1989.
24
7) Achsschenkellenkung
7.1 Definition, Bauarten, Kriterien
Die Achsschenkellenkung gehört zu den Einzelradlenkungen. Sie besteht,
wenn es sich um eine Starrachse handelt, aus Achskörper und zwei
Achsschenkeln (Achsstummel) mit Achsschenkelbolzen (Abb. 31 a).
Starrachsen werden heute bei Pferdewagen, Nutzfahrzeugen, Schleppern
und Erdbewegungsfahrzeugen eingesetzt. Wenn es sich um Einzelradaufhängungen handelt, die bei Personenwagen und mehr und mehr auch
bei Omnibussen üblich sind, besteht die Einzelradlenkung aus Radträger,
meist am radführenden Federbein, mit Radnabe (Abb. 31 b).
Geometrisch einwandfreies Rollen der Räder eines mehrachsigen Fahrzeugs verlangt bei der Achsschenkellenkung einen höheren Aufwand als
bei der Schwenkachse. Die Vorderräder müssen bei der Achsschenkellenkung um verschiedene Winkel eingeschlagen werden, damit sich bei
Kurvenfahrt die Verlängerungen aller Radachsen im Kurvenmittelpunkt
schneiden (Abb. 32). Das wird bei Starrachsen und bei Konstruktionen,
bei denen die Vorderräder jeweils mit dem gesamten Führungs- und
Federungsaggregat um den Achsschenkelbolzen schwenken (BMW Isetta
50er Jahre, Opel/Dubonnet-Achse 30er Jahre), durch das sogenannte
Lenktrapez erreicht. Es besteht aus Vorderachskörper, Spurstange und
den beiden Spurstangen- oder Lenkhebeln. Bei Einzelradaufhängungen
wird das Lenktrapez in zwei Lenkvierecke aufgelöst, um unzulässige
Lenkausschläge beim Durchfedern zu vermeiden.
Genügten beim Kutschwagen mit seiner einfachen Schwenkachse noch
Nachlauf (Abb. 14) sowie Achsschenkel- und Radsturz (Abb. 15), müssen
a
Abb. 31 Einzelradlenkung
a): Starrachse A mit Achsschenkel Z und
kugelgelagertem Rad, Achsschenkelbolzen B
und Spurstange V. Das Lenktrapez wird aus
A, V und den hier runden Lenkhebeln
gebildet (Benz um 1907); b): Einzelradaufhängung mit Federbein 2+1. Statt Achsschenkelbolzen Stützlager 5 und Führungsgelenk 12, statt Achsschenkel Gelenkwellenstummel 10 in Radnabe 11. Lancia
(Vorderradantrieb) um 1990.
b
25
Abb. 32 Kinematische Zusammenhänge
Bei Kurvenfahrt rollen die Lenkräder nur
dann gleitfrei ab, wenn sich deren Achsverlängerungen im Kurvenmittelpunkt A
treffen. Dabei muû b (Einschlagwinkel
kurveninneres Rad) gröûer als a sein.
bei Auto und Nutzfahrzeug zusätzlich Spreizung, Vorspur und Lenkrollradius berücksichtigt werden ± und das Lenktrapez, eine im Zusammenhang mit der Achsschenkellenkung für Pferdewagen vorgeschlagene
Lenkachskonstruktion von Georg Lankensperger aus dem Jahr 1816.
Die Bestimmung der Einschlag- oder Ackermann-Winkel bei der Achsschenkellenkung kann zeichnerisch oder rechnerisch erfolgen. In den drei
wichtigsten Patenten (Ackermann/Lankensperger 1818, BollØe 1873,
Benz 1893) und in der frühen Literatur finden sich lediglich zeichnerische
Lösungen. Im Hauptpatent von Ackermann/Lankensperger wird jedoch
auf Verstellmöglichkeiten aufmerksam gemacht, ein Hinweis auf die
Versuche, die Lankensperger vorher unternommen hatte.
Rechnerische Lösungen scheinen erst um 1900 publiziert worden zu sein.
Elsner beispielsweise entwickelte 1903 in seiner ¸Theorie der Lenkung
automobiler Fahrzeuge23 neben graphischen Lösungen folgende Berechnungsformel:
Ist CP eine Parallele zur Mittellinie des Wagens MM, so ist
AC
BC
und cot b =
CP
CP
BC AC AB 2 a
cot b ± cot a =
=
=
= const.
CP
CP
d
cot a =
26
Weil Elsner die Lenkwinkelberechnung für alle Radstellungen als ¹unbequemª empfand, empfahl er die graphische Methode, ¹die sich zunächst
von selbst bietet, indem man die drei Achsen in P zum Schnitt bringtª23.
Die bis dato in der (Patent-)Literatur gezeigten Einschlagwinkel von
nahezu 90 am inneren Rad, so Elsner an anderer Stelle24, seien im
Automobilbau mit Ausnahme der elektrischen Wagen25 nicht praktikabel,
es genügten Winkel bis zu 45. Abweichungen von den ermittelten
Einschlagwinkeln würden zum Gleiten eines Rades führen. Bei Lastwagen mit ihren Eisenreifen, so Elsner, ¹braucht man nicht so genau sein ¼
dagegen ist die beliebte Gummibereifung, sei es Vollgummi oder
Pneumatik, zu kostspielig, um ihr eine unnötige Abnutzung durch
Rutschen auf der Fahrbahn aufzubürdenª.
Bei den damaligen teuren Hochdruckreifen war das ein einleuchtendes
Argument. Spätestens mit der Einführung der Mitteldruck-Ballonreifen
1926 jedoch verlor die ¸richtige Radstellung der gelenkten Räder wegen
des Reifenschräglaufs immer mehr an Bedeutung. Heute wird bei den
meisten PKW der Einschlagwinkel des kurvenäuûeren Rades erhöht, um
einen kleineren Spurkreis und eine höhere Seitenkraftaufnahme des
kurvenäuûeren Rades zu erhalten. Eine Lenkabweichung wird also
bewuût in Kauf genommen26.
7.2 Vorläufer der Achsschenkellenkung
Lankensperger war nicht der erste, der die durchgehende Achse
unterteilte. Die Königliche Akademie der Wissenschaften in Paris
veröffentlichte vier Konstruktionen des französischen Erfinders Du
Quet, von denen hier nur Patent 152 aus dem Jahr 1714 über ein Chariot
à Voile interessiert27. Danach wird bei Du Quets Segelwagen, der vor
allem durch seinen Schreitfuûantrieb auffällt, jedes der beiden Vorderräder
zusammen mit einem Pfosten um Lagerzapfen geschwenkt, die sich unten
in einem vorderachsähnlichen Querholz, oben im Traggerüst befinden
(Abb. 33).
Du Quets Achsschenkellenkung wird nicht funktioniert haben, sollte der
Segelwagen jemals gebaut worden sein. Ein Seil kann nur Zugkräfte
übertragen, und weil eine die Räder verbindende Spurstange fehlt, hätte
das gegenüberliegende Rad bei Kurvenfahrt ein mehr oder weniger
ausgeprägtes Eigenleben geführt.
7.3 Die Achsschenkellenkung von Lankensperger/Ackermann
Der Münchner Wagenbauer Georg Lankensperger hingegen dachte die
Lenkgeometrie einer Achsschenkellenkung auch zu Ende. Im bayerischen
Privileg vom 25. Mai 181628 und in seiner 1818 herausgebrachten
Broschüre ¸Bewegliche Achsen ¼29 berücksichtigt Lankensperger nicht
nur das Lenktrapez, sondern weist auch zeichnerisch darauf hin, daû das
kurveninnere Rad einen gröûeren Einschlagwinkel haben muû als das
kurvenäuûere, damit sich die Verlängerungen der Radachsen aller Räder
in einem Punkt (Kurvenmittelpunkt) schneiden und die Räder rollen,
ohne zu gleiten (Abb. 34 + 35). Dies erkannt und (annähernd) erreicht zu
27
Abb. 33 Achsschenkellenkung von Du Quet 1713
Segelwagen mit Einzelradlenkung über Drehpoller g, Seilzug d und Lenkhebel K. Die beiden
Vorderräder X drehen sich um je eine Radachse Y (Achsschenkel), die fest mit einem zwischen
Vorderachse und Traggerüst-Oberholm drehbar gelagerten Pfosten h (Achsschenkelbolzen)
verbunden ist.
haben, ist das Verdienst Lankenspergers, was ihn zum Erfinder der
Achsschenkellenkung macht.
Während der damaligen deutschen Kleinstaaterei lieû sich geistiges
Eigentum bestenfalls regional schützen, weil es ein nationales Patentrecht
noch nicht gab30. Um zumindest ¹in England, im Lande der vollendetsten
Sorgfalt für Reisebequemlichkeitª31, Erfinderschutz zu erhalten, ¹associrteª sich Lankensperger daher mit dem Kunsthändler Rudolph Akkermann32 in London, ¹worauf letzterer auf diese Erfindung zu beider-
Abb. 34 Achsschenkellenkung von Lankensperger 1816
Vergleich zwischen Reibscheit- (oben) und Achsschenkellenkung mit Lenktrapez, gebildet aus
Vorderachse, Spurstange und Lenkhebeln. Vierpunkt-Lagerung des Aufbaugewichts bei der
Achsschenkellenkung, Dreipunktlagerung bei der Schwenkachse.
28
Abb. 35 Lenkgeometrie
nach Lankensperger
Die Verlängerungen der
Radachsen aller Räder
schneiden sich in einem
Punkt, hier 0 an der Achsmutter hinten links. Lenktrapez aus Fore Transom
(Vorderachse), Controling
bar (Spurstange) und Stays
(Lenkhebel), hier wegen
starken Einschlags verzerrt.
Einschlag- oder Ackermann-Winkel siehe Abb. 32.
Zeichnung aus GB-Patent
4212 von 1818.
seitigem Vortheil ein Patent auf die drei Groûbrittanische Königreiche
nahmª31. Das erklärt, warum trotz Erwähnung des Erfinders Lankensperger im Patent 421233 die Achsschenkellenkung im englischsprachigen
Raum heute noch als Ackermann- oder A-Steering und die theoretisch
richtigen Einschlagwinkel der Vorderräder als Ackermann-Winkel bezeichnet werden34. Lankenspergers in deutscher und französischer
Sprache verfaûte Broschüre ¹wurde in Frankreich sogleich ausgeschlachtetª. Feldhaus stellte 110 Jahre später richtig, daû ¹der Pariser Wagenbauer
Arnold Hauciss nämlich am 25. Nov. unter Nr. 911 ein französisches
Patent35 auf die Ackermannsche Lenkvorrichtung (nahm), ohne den
Erfinder mit einem Wort zu nennen. Er gibt seiner Patentanmeldung
Zeichnungen bei, die der Lankenspergerschen Veröffentlichung getreu
nachgezeichnet sindª36.
In der Broschüre und im Ackermann-Patent 4212 hatte Lankensperger
genaue Ausführungsformen von Vorderachse, Achsschenkeln, Spurstange
und Lenkhebeln beschrieben und gezeichnet (Abb. 36) ± die Raubkopierer werden es ihm gedankt haben. ¹Damit man auch an anderen Orten
von dieser Erfindung auf eine leichte Art Anwendung machen kannª37,
fertigte Lankensperger Umbausätze an. Seriöse Wagenbaufirmen konnten
somit ihren Kunden ebenfalls Wagen mit ¸beweglichen Achsen anbieten,
ohne gleich eine Lizenz von Lankensperger oder Ackermann erwerben zu
müssen. Weitere Anbieter von Swivel Axles folgten38.
29
Abb. 36 Achsschenkel à la mode
Vorschläge von Lankensperger: Unten die
hölzerne, mit Flacheisen und Schraubnägeln
(Zeichnung darüber) verstärkte Vorderachse
mit Axle Arms (Achsschenkel) und Vertical
Axles (Achsschenkelbolzen). Ganz oben eine
offensichtlich stabilere Ausführung mit
Scharnieren. Zeichnung aus GB-Patent 4212
von 1818.
Abb. 37 Phaeton à la mode
Als einen der Vorteile der Achsschenkellenkung pries Lankensperger die Möglichkeit,
groûe Vorderräder einbauen zu können.
Davon ist bei der Darstellung dieses Phaetons
mit ,beweglichen Achsen kein Gebrauch
gemacht worden.
Zu ¹ein(em) wahre(n) Apostel dieser zur Bequemlichkeit und Sicherheit
unendlich wichtigen Verbesserung aller Fuhrwerkeª erhob das Polytechnische Journal31 Rudolph Ackermann, der ¹¼ mit einer nach diesem
Grundsaze in München erbaueten Barouche von München bis Hamburg
(reiste), und trotzte allen Gefahren deutscher Landstraûen, und wo er
hinkam, versammelten sich die Wagner und Gewerker um diesen
Wunderwagen ¼ In England selbst haben sich bereits die ¼ Coachmaker
des ersten Ranges dafür erklärt, und Ackermann kann mit Recht ¼
ausrufen: diese Patent-Achsen werden allgemein in Gebrauch kommenª
(Abb. 37).
Ackermanns und Lankenspergers Erwartungen erfüllten sich jedoch
nicht. Wohl sollen bis 1820 gegen vierzig Wagen mit Achsschenkellenkung in England gebaut worden sein37, wohl konnte Lankensperger
einige Wagen an private Kunden und an den bayerischen39, an den
preuûischen und an den russischen Hof liefern. Doch eine 1847 gezogene
Bilanz fiel ernüchternd aus. ¹Die vor wenigen Jahren von Lankensperger
in München erfundenen beweglichen Axenª, so Poppe in seiner
¸Geschichte aller Erfindungen und Entdeckungen40, ¹¼ erregten zwar
Anfangs viel Aufsehen, kamen aber bald wieder in Vergessenheit, so sehr
man ihre Zweckmäûigkeit in gewisser Hinsicht auch anerkennen
muûteª.
30
In der Tat schien die Achsschenkellenkung nicht nur bei den eher
konservativen Wagenbauern und deren Kunden in Vergessenheit geraten
zu sein. Auch allgemeintechnische Nachschlagewerke und WagenbauLiteratur gingen nicht mehr auf Lankenspergers Lenkung ein41. Einer der
Gründe wird darin gelegen haben, daû die Drehkranzlenkung den
Ansprüchen des Wagenbaus genügte. Damit erübrigten sich Experimente
mit der Achsschenkellenkung. Parallelen drängen sich auf: Luftbereifung42 und hydraulische Bremsanlage43, 1845 bzw. 1895 für pferdegezogene Wagen erfunden, waren komplizierter und teurer als Eisenbereifung
und mechanische Bremsvorrichtungen und konnten sich erst ab 1896 bzw.
ab 1921 im technisch anspruchsvolleren Automobil durchsetzen. So war
es auch mit der Achsschenkellenkung.
7.4 Lenkkonstruktionen ohne Ackermann-Winkel
Weil damals die Informationsmöglichkeiten unterentwickelt, die Unlust,
sich zu informieren, dagegen weit verbreitet waren, kam es zu Zweit- und
Dritterfindungen bzw. zu Wiederholungen von Erfindungen bereits
gelöster technischer Probleme. Nicht immer also können Raubkopien
und Patentumgehungen unterstellt werden. Theoretische Erkenntnisse,
die an einem Ort und in einem Gewerbe schon bekannt waren, blieben
andernorts und in anderen Branchen unbekannt.
Nach Dampfschiff und Eisenbahn konzentrierten sich Erfindungen und
Kapitaleinsatz im England des beginnenden 19. Jahrhunderts auf den
Straûen-Dampfwagen. Er löste den pferdegezogenen Wagen als Technikträger ab. Die Dampfwagenbauer behalfen sich mit der vom Pferdewagen
sattsam bekannten Schwenkachse oder konstruierten neue, nicht selten
skurrile Lenkvorrrichtungen. Auf Lankenspergers Achsschenkellenkung
griff zunächst niemand zurück, ¹the Ackermann-steering arrangement
was apparently forgottenª44.
Wie hemmend sich der kaum entwickelte Austausch von Informationen
auswirkte, zeigt folgende Kurzchronik:
1827 versah Goldsworthy Gurney seine drehschemelgelenkte DampfCoach45 zusätzlich mit zwei reibnagelgelenkten Piloträdern und muû
damit, weil die Verlängerungen der drei Achsen nicht in einem Punkt
zusammenfielen, die Lenkeigenschaften seines Gefährts verschlechtert
haben (Abb. 38).
1828 plante OnØsiphore Pecqueur für seinen vierrädrigen Dampflastwagen, den er nie gebaut hat, eine achsschenkellose Einzelrad(Gabel)Lenkung mit Lenkhebeln und Spurstange, erfüllte aber nicht
das Kriterium sich in einem Punkt schneidender Radachsverlängerungen46.
1832 unterteilten Joseph Gibbs und William Chaplin beide Achsen
eines Anhängers und ersetzten sie durch eine Vierrad-Achsschenkellenkung47. Weil kurveninnere und kurvenäuûere Räder um den
gleichen Winkel einschlugen, war ein solches Gefährt nur unter
Schleifen, Geräuschentwicklung und Kraftaufwand in eine Kurve zu
zwingen (Abb. 39).
*
*
*
31
Abb. 38 Fehlerhafte Lenkgeometrie bei Schwenkachswagen
Mit pilot wheels wollte Gurney 1827 die Lenkbarkeit seiner Dampf-Coach verbessern. Die
nicht korrekten Einschlagwinkel der beiden Lenkachsen werden sich wegen der leichten
Piloträder nicht allzu nachteilig ausgewirkt haben.
Abb. 39 Fehlerhafte Lenkgeometrie bei Einzelradlenkung
Vierrad-Achsschenkellenkung
von Gibbs und Chaplin 1832.
Jeder der langen Lenkhebel
nahm auûen Achsschenkel und
Rad auf und war innen über ein
Gestänge mit der Zugstange
verbunden. Kein gemeinsamer
Schnittpunkt der Radachsen.
Abb. 40 Achsschenkellenkung
für einen Rollwagen
Fahrwerk mit gekröpften Achsen
zum schnellen Wechseln von
Plattform oder Aufbau von
Holley 1893. Einzelradlenkung
mit Achsschenkeln 8, Lenkarmen
27 und Querstange 28.
erhielt Clarence Holley ein Patent auf ein Rollwagen-Fahrwerk
* 1893
für Wechselaufbauten mit Achsschenkellenkung und gekröpften
Achsen48. Der Erfinder geht zwar auf die Achsschenkellenkung ein,
nicht jedoch auf unterschiedliche Einschlagwinkel, so daû wohl davon
ausgegangen werden kann, daû ihm die Bedeutung der AckermannWinkel nicht bekannt war (Abb. 40).
Die Aufzählung könnte beliebig fortgesetzt werden.
32
7.5 Lenkkonstruktionen mit Ackermann-Winkel
Das 19. Jh. war das Zeitalter der Dampfkraft, mit England als führender
Nation in Erfindertätigkeit, Metallurgie und Fertigungsmethoden. Aus
verschiedenen Gründen kam die Entwicklung von Dampfomnibussen
jedoch schon um 1840 fast zum Stillstand. Mit dem Red Flag Act von
1865 degradierte das Parlament in London die englische Fahrzeugindustrie vollends zur Bedeutungslosigkeit.
Trotz der Nachwirkungen des deutsch-französischen Kriegs 1870/71
verlagerte sich deshalb der Schwerpunkt der Damfwagenentwicklung und
mit ihm weitere Fortschritte in der Lenkungsauslegung mechanisch
angetriebener Straûenfahrzeuge von England nach Frankreich. Waren die
meisten englischen Traction Engines um diese Zeit mit nur einem
Vorderrad ausgerüstet, um Probleme mit der Lenkung zu umgehen,
tauchte in Frankreich die Achsschenkellenkung wieder auf.
Kurzchronik:
1873 erfand AmØdØe BollØe p›re die Achsschenkellenkung ein zweites
Mal. Weil auch er festgestellt hatte, daû ein Vierradwagen mit
Schwenkachse die Last auf nur drei Punkten trägt und bei scharfem
Lenkeinschlag ¹keine gröûere Stabilität hat als ein dreirädriges Fahrzeugª49, entwickelte BollØe für seinen Dampfwagen L'Ob›issante eine
achsschenkellose Einzelradlenkung. Damit hatte er mit der VierpunktLastauflage nicht nur gröûere Sicherheit erreicht. Über ein aus
Kurvenscheiben bestehendes Lenkgetriebe lieû sich die Lenkgabel
des kurveninneren Rades stärker einschlagen als die des kurvenäuûeren
Rades, so daû auch die Kriterien nach Lankensperger/Ackermann
erfüllt waren (Abb. 25).
Ab 1878 baute BollØe einen weiteren Dampfwagen mit Einzelradlenkung und Ackermann-Winkel. Gegenüber der aufwendigen Gabellenkung und dem komplizierten Lenkgetriebe von L'Ob›issante
besaû La Mancelle (Die aus Le Mans) eine Achsschenkellenkung und
ein Zahnstangenlenkgetriebe. Vermutlich war BollØe auch der erste,
der eine geteilte und verstellbare Spurstange benutzte (Abb. 41 a + b).
*
*
a
b
Abb. 41 Korrekte Lenkgeometrie bei Einzelradlenkung
La Mancelle ab 1878 mit an Querblattfedern aufgehängten Achsschenkeln (links unten) und
geteilter, verstellbarer Spurstange mit Lenkhebeln und gekrümmter Zahnstange (links oben), in
die ein auf der senkrechten Lenksäule (rechts) befestigtes Ritzel eingreift. La Mancelle ist im
Fahrzeugmuseum von Compi›gne aufgehoben.
33
Abb. 42 Achsschenkellenkung nach Jeantaud 1889
Eine von Ehrler in Paris nach Vorbild englischer Mail Coaches gebaute private Coach (Drag)
mit turmartig ausgebildeten Achsschenkeln und ungeteilter Spurstange.
stellte Charles Jeantaud auf der Exposition Universelle in Paris
* 1889
eine von der Wagenbaufirma Ehrler gebaute, pferdegezogene Privat-
Coach mit Achsschenkellenkung aus (Abb. 42). Ein Teil der oberen
Verlängerungen der Achsschenkel war in der Vorderachse verankert,
die verschieden groûen Einschlagwinkel der Vorderräder sollten durch
den wandernden Anlenkpunkt der Deichsel mit der ungeteilten
Spurstange erreicht werden. Insgesamt war dies kein Fortschritt
gegenüber der Auslegung von Lankensperger und vermutlich ein
Versuch, die Patente von Ackermann und Haucisz zu umgehen.
Nachträglich gab Jeantaud zu verstehen, daû sich seine Achsschenkellenkung ebensogut für Motorwagen eigne. Denn auch Motorwagen, die
ersten in Frankreich, waren auf der Weltausstellung vertreten, und zwar
ein Benz-Dreirad und das von Wilhelm Maybach konstruierte DaimlerQuadricycle, später Stahlradwagen genannt.
7.6 Die Achsschenkellenkung wird obligatorisch
Zum Ende des 19. Jh. schoben sich ± abgesehen vom nach wie vor groûen
Interesse an der Eisenbahn ± Fahrrad und Motorwagen in den Mittelpunkt öffentlicher Anteilnahme. Vor allem das Niederrad, vorläufiger
Endpunkt einer von der Drais'schen Laufmaschine über das Velociped
und das Hochrad verlaufenen Entwicklung, ¹¼ hat ¼ einen glänzenden
Triumph gefeiertª50, nachdem es zunächst angefeindet, dann geduldet und
schlieûlich gern aufgenommen worden war.
Die durch Muskelkraft angetriebenen Drei- und Vierräder und die
Fahrrad-Technik ganz allgemein beeinfluûten Entstehung und Entwicklung des Motorwagens. Der Benz-Wagen von 1886 (Abb. 43 a), das erste
Automobil nach heutiger Definition, war nichts anderes als ein mit Motor
und Antrieb versehenes Tricycle oder Vordersteuer-Dreirad, damals in
England und Frankreich recht populär. Und Maybachs Quadricycle
(Abb. 43 b) war eine ¹¼ mechanische Ausführung ¼ eines Vierrades mit
Stahlgestell und Lenkung beider Vorderräder nach Art der Fahrräderª51.
Sowohl der Benz-Motorwagen als auch der Daimler/Maybach-Stahl34
a
b
Abb. 43 a + b Gabellenkung bei Benz und Daimler
Nach Vorbild des Patent-Motorwagens von 1886 (l.) baute Benz bis 1893 nur Dreiradwagen
mit Gabellenkung. Daimler stellte ab 1887 vierrädrige Motorwagen mit Schwenkachs- oder
Gabellenkung (r.) her, erst ab 1897 solche mit Achsschenkellenkung.
radwagen besaûen Gabellenkung, Stahlrohrrahmen, Stahlspeichenräder
und Kettenantrieb der Hinterräder und wären ohne das Fahrrad gar nicht
denkbar gewesen.
Trotz Drängens des französischen Benz-Vertreters Emile Roger, endlich
Vierrad-Wagen anzubieten, weil sich die Dreiräder auch in Frankreich
nicht verkaufen lieûen, lehnte es Benz von vornherein ab, bei einem ¹¼
Vierräderwagen ¼ das Lenken durch Drehung der ganzen Vorderachse
zu bewerkstelligen, wie es vom Pferdewagen her jedermann bekannt
istª52. Als Begründung führte Benz hohen Kraftaufwand an, ferner zu
geringe Stabilität ¹¼ gerade in dem Augenblick ¼ wo die Zentrifugalkraft den Wagen am meisten umzuwerfen droht ¼ª. Und: ¹Liegt ein
Stein im Weg, so entsteht plötzlich ein groûes Stoûmoment, dem das
Zugtier leicht, der Kraftfahrer aber nur schwer begegnen kannª.
Abb. 44 Achsschenkellenkung nach Benz 1893
Prinzip und unterschiedliche Einschlagwinkel wie bei Lankensperger (s. Abb. 35), bei Benz
jedoch mechanischer Antrieb über Ritzel und
zwei Zahnstangen, geteilte Spurstange und
kürzere Lenkhebel. Patent 73515.
Abb. 45 Achsschenkellenkung
von Panhard & Levassor 1890/91
Um einige Jahre früher als die Deutschen
brachte Panhard & Levassor
Motorwagen mit Achsschenkellenkung heraus. Hier ein Modell von 1891 mit Heckmotor
nach Daimler-Lizenz.
35
Abb. 46 a Achsschenkellenkung beim Fahrrad damals ¼
Französisches Olympia Tandem-Tricycle mit
Achsschenkellenkung, geteilter Spurstange
und Lenkkraftübertragung mit üblichem
Fahrradlenker aus den frühen 1890er Jahren.
Abb. 46 b ¼ und beim Fahrrad heute
Ausgeführter Entwurf mit Achsschenkellenkung von Hermann Popp aus den frühen
1990er Jahren. Zwischen den Radaufhängungspunkten = Lagern 1 und 2 der
das Vorderrad 6 führende und mit dem
Lenker 8 verbundene Lenkträger 4. Feststehender Rahmenteil 5, Transportraum 9,
Trommelbremse 11.
Benz will schon seit 1884 nach besseren Lösungen gesucht haben, doch
erst 189353 gelang es ihm, die Achsschenkellenkung ein weiteres Mal zu
erfinden (Abb. 44). Die Überwindung der 400 km-Entfernung München
(Lankensperger) ± Mannheim (Benz) hat, so betrachtet, demnach 77 Jahre
gedauert, der Entfernung München ± Cannstatt sogar 81 Jahre: Die
Daimler Motoren Gesellschaft brachte nicht vor 1897 ihre ersten Wagen
mit Achsschenkellenkung heraus.
Die späten Erkenntnisse der deutschen Automobilpioniere Benz und
Daimler/Maybach sind aus heutiger Sicht einigermaûen erstaunlich. Denn
abgesehen vom Ackermann/Lankensperger-Patent 1818 und der Dampfwagen-Lenkungsauslegung von BollØe 1878 führten Panhard & Levassor
und Peugeot die Achsschenkellenkung bereits 1890/91 ein (Abb. 45).
Auch englische und französische Fahrradfabrikanten machten vor 1893
bei ihren Tri- und Quadricycles von der Achsschenkellenkung regen
Gebrauch (Abb. 46 a).
Mit den Motorwagen, für die sich ab etwa 1895 der Terminus Automobile
einbürgerte, setzte sich die Achsschenkellenkung endgültig durch.
Seitdem sind bis auf wenige Ausnahmen bei Personenwagen keine
anderen Lenksysteme mehr angewendet worden. Die im PKW-Bau
gemachten Erfahrungen flossen zurück in die Pferdewagenherstellung
(Abb. 47 und 48 a + b), fanden dort aber bis heute keine Gegenliebe.
Die Nachteile der Teleskopgabeln ± unbefriedigende Biege- und Torsionssteifigkeit, hoher Wartungsaufwand, unsensibles Ansprechverhalten und
36
Abb. 47 Bekanntes Prinzip,
neuartige Ausführung
Selbsttragender Wagenaufbau
mit Formfedern a und Formarmen i, die den groûen Vorderrädern genügend Raum zum
Einschlagen lassen. Geteilte
Spurstange, kurze Lenkhebel.
Zeichnung aus Patent
273634/1912 Paul Nitz,
Neustettin.
ausgeprägtes Bremsnicken ± führten bei Motorrädern zu Trapezgabeln
und geschobenen Schwingen, in Einzelfällen auch zur Achsschenkellenkung. Den anglo-amerikanischen Solomaschinen Ner-a-Car (1921±27)
und OEC (Osborne Engineering Company, 30er Jahre) folgten die
italienische Bimota Mitte der 80er Jahre und Yamaha Ende 1992 mit
Achsschenkellenkung. Seit 1994 bieten Spezialfirmen Gespanne auf
Yamaha- und BMW-Basis an, bei denen nicht nur die Vorderräder,
sondern z. T. auch das dritte Rad am Seitenwagen achsschenkelgelenkt
sind (Abb. 49). Sowohl den Solomaschinen als auch den Gespannen
Abb. 48 a+b Achsschenkellenkung nach Nitz
Von Nitz gebauter Wagen von ca 1913 mit groûen Vorderrädern und groûem Radeinschlag,
heute im Museum Achse, Rad und Wagen in Wiehl aufgehoben.
37
Abb. 49 Gespann, achsschenkelgelenkt
Auf Yamaha-Technik basierendes
Comanche-Gespann von Side Bike
mit Achsschenkellenkung der Zugmaschine und des Seitenwagenrades. Um 1994.
bescheinigen die Tester hervorragende Spurstabilität auch bei Bremsmanövern, jedoch ¹sollte man bei aller Zukunftseuphorie nicht vergessen,
dass der kommerzielle Erfolg und die technisch-funktionale Potenz eines
Motorrads nicht immer deckungsgleich sindª54.
Für Lastwagen-Anhänger sind besonders in den 30er Jahren zahlreiche
Vorschläge gemacht und Patente aufgenommen worden, doch kam die
Achsschenkellenkung bei den damaligen Zwei- und Dreiachsern aus
Kostengründen nicht zum Tragen. Heute weisen mehrachsige Tieflade-,
Satteltieflade- und Spezialanhänger Einzelradlenkung auf, z. T. elektronisch geregelt und hydraulisch betätigt bis hin zu den vier Lenkungsarten
Normal, Querfahrt 90, Diagonal- und Karussellfahrt. Bei üblichen
Anhängern wird nach wie vor die erste Achse geschwenkt, doch werden
auch Vierachs-Nachläufer angeboten, bei denen die vordere Schwenkachse die zweite über Spurstangen
mitlenkt.
Die von den Nutzfahrzeugherstellern angebotenen Zweiachs-Zugmaschinen und Zwei- oder Dreiachs-Lastwagen sind meist nur
vorderradgelenkt. Tochtergesellschaften und Fahrwerksspezialisten montieren auf Wunsch spurstangengelenkte oder hydraulisch
betätigte Vor- und Nachlaufachsen
(Abb. 50). Sepzialfahrzeuge wie
Autokrane mit zwei oder mehr
Achsen werden mit Vier-, Sechsoder Mehrradlenkung angeboten.
Abb. 50 Tatzelwurm, stangengelenkt
Umbau eines MAN-Lastwagenfahrwerks,
serienmäûig mit lenkbarer Vorderachse und
starrer, zwillingsbereifter Antriebsachse, auf
zwangsgelenkte Vor- und Nachlaufachse.
Vorteile: höhere Nutzlast und Wendigkeit.
Maurer 1996
38
Abb. 51 Langversion, elektronisch gesteuert
Dank elektronischer Lenksysteme lassen sich 15 m-Busse ähnlich behende im Stadtverkehr
bewegen wie die üblichen 12 m-Linienbusse. Auch die Sicherheit wird erhöht, weil die
Elektronik schneller reagiert als der Mensch und schleudernde Busse stabilisieren kann.
Neoplan Transliner 1997.
Auch im Omnibusbau macht sich die Verlagerung konstruktiver Aufgaben von der Einzelradlenkung auf Fahrzeug-Lenkprogramme bemerkbar. Im Stadt- und Überlandverkehr eingesetzte 15 m-Dreiachsbusse
werden neuerdings mit einem elektronischen Lenksystem ausgerüstet, das
die Antriebsachse beispielsweise um 5, die Nachlaufachse bis zu 25
hydraulisch einlenken läût (Abb. 51). Um zu vermeiden, daû ein Bus mit
weit ausschwenkendem Heck wartende Fahrgäste gefährdet, kann ein
Computer je nach Programmierung entweder die Lenkung der hinteren
Achsen für wenige Meter sperren oder den Bus diagonal aus der
Haltestelle herausfahren lassen.
7.7 Eigenschaften und Einordnung der Achsschenkellenkung
In seiner Broschüre ¸Bewegliche Achsen ¼29 zählt Lankensperger neun
Vorteile seiner Achsschenkellenkung auf, von Dinglers Polytechnischem
Journal55 getreulich übernommen:
¹Ein Wagen mit beweglichen Achsen kann auf jedem noch so
beschränkten Raume sicher umwenden ¼ª
Ein solcher Wagen kann um 15±18 Zoll kürzer gebaut werden, ¹¼
wodurch also der Wagen nicht so schwer, wie andere, und das Ziehen
desselben erleichtert wirdª.
¹Die beweglichen Achsen gewähren vollkommene Sicherheit gegen
das Umwerfen ¼ denn es ist durch die Erfahrung erwiesen, daû die
gewöhnlichen Wägen bei dem schnellen und kurzen Umwenden auch
am leichtesten umstürzenª.
*
*
*
39
beweglichen Achsen können die vorderen Räder viel höher
* ¹Mit
gemacht werden ¼ hohe Vorderräder tragen ferner Vieles zur Zierde
*
*
*
*
*
eines Wagens bei, während sie zugleich das Ziehen desselben
erleichtern ¼ª
¹Eine bewegliche Achse ist weit dauerhafter, als eine unbewegliche ¼ª
¹Eine steife Achse giebt mit der Deichsel bei jedem Widerstande der
vordern Räder dem Pferde einen harten Stoû, welches bei beweglichen
Achsen nicht geschieht ¼ª
¹¼ meine Wagengestelle (erfordern) fast die Hälfte weniger an Holz
und Eisen, eigentlich nur sechs Stück vom erstern ¼ welche
Vereinfachung dem Wagen eine auûerordentliche Leichtigkeit und
Zierde giebt ¼ª
Deichsel und Wa[a]ge können hochgelegt werden, ¹¼ die Pferde
ziehen ¼ um Vieles leichter ¼ª
¹Das Hauptaugenmerk für den Mann von Geschmack ¼ war von
jeher ein leichtes und gefälliges Ansehen ¼ schöne und dauerhafte
Wagengestelle ¼ª
Über die Eigenschaften gab es natürlich auch andere Meinungen. Der
Übersetzer eines Beitrags im von Ackermann in London herausgegebenen
Repository of Arts ¹will nicht läugnen, daû (die beweglichen Achsen) bei
Parade-Kutschen in gut gepflasterten Städten ¼ gute Dienste leisten; für
Reisekutschen hingegen ¼ und überhaupt für stark gebrauchte Wagen
taugt diese Vorrichtung, mag sie auch noch so laut gepriesen werden,
nicht. Die ¼ Hülse oder Einsäze nüzen sich früher ab ¼ man hat häufig
Reparatur nöthig, die nicht jeder Land-Schmid gehörig vornehmen kann
¼ diese Kutschen (halten) an ihren vorderen Rädern nicht gut das Gleise
(Spur, d. Verf.). ¼ und bei starkem Schnellfahren (werden) diese Räder
daher sogar oft leicht gebrochenª56.
Kritik also an der Ausführung, nicht am System. Heute schätzen wir an
der Achsschenkellenkung geringe Einbauräume und Gewichte, Freizügigkeit bei der konstruktiven Gestaltung, sichere Fahr- und Bremseigenschaften, sparsamen Material- und Energieeinsatz sowie kostengünstige
Herstellung.
¹Bei der Beurteilung einer Erfindung und ihres Erfinders müssen der
zeitliche und der technische Stand der Erfindung in der Technikgeschichte
berücksichtigt werdenª, so Felix Wankel in einer Niederschrift vom 9.
Februar 1977. ¹Ihr zeitlicher Stand kann viel zu früh sein, sie kann mit der
vorhandenen Werkzeugtechnik, den verfügbaren Werkstoffen oder den
derzeitigen Naturwissenschaften noch nicht verwirklicht werden. Es ist
also zwangsweise ein späterer Zeitpunkt abzuwartenª.
Nach technischen Gesichtspunkten zu urteilen, kam die Achsschenkellenkung nicht zu früh, denn die relativ einfache Erfindung aus dem Jahr
1816 konnte mit den damaligen Werkzeugen und Werkstoffen beherrscht
werden und überforderte auch nicht den Stand der Naturwissenschaften.
Freilich fehlte das Vehikel zur Durchsetzung der Erfindung, womit
Lankensperger das Los von Robert William Thomson teilt, der 1845 den
Luftreifen für pferdegezogene Wagen erfand42. ¹Hätte der Wagnermeister
Lankensperger seine Lenkung erst um die Jahrhundertwende erfunden, er
wäre wohl ein berühmter und reicher Mann gewordenª57. So geschah es
40
zumindest mit John Boyd Dunlop, der 1888 die Luftbereifung wiedererfand ± für ein bereits vorhandenes Vehikel, das auf Luftreifen geradezu
angewiesen war: das Fahrrad. Der auf die Achsschenkellenkung angewiesene Motorwagen wurde 1886 erfunden, d. h. Lankensperger ist, so
betrachtet, mit seiner Achsschenkellenkung um 70 Jahre zu früh
erschienen. Statt berühmt zu werden, ist er heute ± wie auch Thomson
± weitgehend vergessen.
Wenn man den in der Literatur genannten Zahlen glauben darf, sind in
England knapp vierzig37, in Deutschland bis 1818 vierunddreiûig Wagen58
gebaut worden. Vielleicht sind insgesamt um die hundert pferdegezogene
Wagen mit Lankensperger/Ackermann-Achsschenkellenkung hergestellt
worden, von denen, so weit bekannt ist, nur einer in Europa erhalten ist.
Ein weiterer Wagen mit einer um 1913 gebauten Einzelradlenkung von
Nitz ist heute in einem Museum aufgehoben (Abb. 48 a + b).
Die Erfindung von Lankensperger hatte auf den Pferdewagenbau weder
technische noch wirtschaftliche Auswirkungen. Sie war nahezu bedeutungslos. Erst Motorwagen und Automobil offenbarten ihren unschätzbaren Wert.
8) Georg Lankensperger ± Erfinder der Achsschenkellenkung
¹Die gröûte Belohnung ¼ die einem patriotisch-gesinnten Manne ¼ zu
Theil werden konnteª, vermerkte das Kunst- und Gewerb-Blatt 1818, ¹ist
folgendes ehrenvolle Zeugniû, das derselbe so eben von der competentesten Behörde ¼ erhalten hatª. Der königliche Oberstallmeister Freiherr
von Keûling bestätigte dem königlich-bayerischen Hofwagner Lankensperger, ¹daû er im Februar 1816 zum Gebrauch für den hiesigen
Allerhöchsten Hof eine leichte halbgedeckte Chaise mit Anwendung
seiner neuerfundenen beweglichen Vorderachsen hergestellt habe, welche
sich bei starkem und unverschonten Gebrauch als dauerhaft bewährt
hatª39.
Zu dieser Zeit gehörte Lankensperger zu den Wagenbaufirmen, die die
Hofwagenburg des ersten bayerischen Königs Max I. Joseph (1806±25)
belieferten. Als Ersatz für die bisher benutzten schweren Krönungskarossen führte Keûling 1813 (Abb. 52) und 1818 die sogenannten
Münchner Neuen Krönungswagen ein. Sie waren beide von dem nach
München geholten Straûburger Wagenbauer Johann Christian Ginzrot59
entworfen und beide von Lankensperger und anderen Handwerkern und
Künstlern gebaut worden. Damit war die heute in der Autoindustrie
übliche Arbeitsteilung vorweggenommen: Entwurf von einem ¸Dessinateur (Zeichner), Ausführung durch einen Wagenbauer, der Zulieferfirmen
heranzog.
41
Abb. 52 Erster Münchner Krönungswagen 1813
Gala-Berline mit Drehkranzlenkung nach einem Entwurf von Ginzrot, erbaut von
Hofwagner Lankensperger und weiteren Handwerkern und Künstlern. Der Wagen steht
heute im Marstallmuseum in Schloû Nymphenburg.
Nach dem Verzeichnis der Münchner Hofwagenburg des 19. Jahrhunderts
lieferte Lankensperger ab 1811 bis zum Ende der Regentschaft von Max I.
Joseph und darüber hinaus rund 50 Wagen und Schlitten, mehr als jede
andere Münchner oder auswärtige Firma60 ± eine beachtliche Karriere für
einen Handwerker aus der Provinz.
Johann Georg Lanketsberger war am 31. März 1779 als elftes von 13
Kindern in Marktl am Inn zur Welt gekommen. Die Eltern waren der aus
Lanketsberg bei Forstern stammende Wagner Lorenz Lanketsberger und
die Wagnerstochter Anna Maria Schrottenbauerin, die 1762 geheiratet
hatten. Als Lorenz Lanketsberger 1786 starb, heiratete seine Witwe, die
jetzt noch sechs Kinder zu versorgen hatte, 1789 den Wagnergesellen
Franz Weinberger. Bei ihm erlernte Johann Georg das Wagnerhandwerk.
Nach der Lehre verlieû Johann Georg Lanketsberger seinen Heimatort
Marktl und verdingte sich 1802 als Wagnergeselle Georg Lankensperger61
beim Wagnermeister Wenzeslaus Rebhan in München. Als Rebhan 1804
unvermutet starb, erwarb Lankensperger das Bürgerrecht und heiratete
1806 die Witwe Marianne Rebhan geb. Ressler, Mutter von sechs
unmündigen Kindern. Somit wurde Lankensperger Mitbesitzer des
Wohnhauses Karmeliterplatz 1458, später Pfandhausgasse und Promenadeplatz 1458, heute Pacellistr. 8.
Durch die Heirat erwarb er neben der Wagnergerechtsamen62 auch die
Wagenfabrikation. 1811 ging der erste Lankenspergersche Wagen an den
königlichen Marstall ± ein schöner Erfolg für den jetzt 32jährigen Meister,
der sich um diese Zeit bereits mit der Achsschenkellenkung befaûte.
42
Abb. 53 Achsschenkel 1816
Eigenhändige Skizze von Lankensperger im
Privilegium vom 25.5.1816:
an Vorderachse g dreifach verschraubte Blechlasche mit Hülse a zur Aufnahme des Achsschenkelbolzens bb am Achsschenkel c.
Achsstummel d, Lenkhebel e, Anlenkpunkt f.
Über seinen Bekannten Georg von Reichenbach63 erreichte Lankensperger eine Begutachtung seiner Erfindung durch die Akademie der
Wissenschaften, die der Erteilung des Privilegiums vom 25. Mai 181628
vorausging (Abb. 53). Weil sich der Schutz der Erfindung jedoch nur auf
Bayern und die Rheinpfalz erstreckte und lediglich zehn Jahre galt, lieû
Lankensperger über Ackermann die Achsschenkellenkung auch in England patentieren33. Von der Übernahme der Achsschenkellenkung durch
die Coach Makers in England mag sich Lankensperger eine europaweite
Beachtung seiner Erfindung erhofft haben. Zugleich konnte er, sollte er
dies beabsichtigt haben, guten Gewissens auf London als Ursprungsort
hinweisen ± eine wegen der minderwertigen Qualität deutscher Erzeugnisse damals von zahlreichen inländischen Fabriken geübte Praxis64.
Lankensperger trat 1817 in den Polytechnischen Verein in Bayern ein, der
unter Federführung des Münchner Verlagskaufmanns J.G. Zeller zwei
Jahre zuvor gegründet worden war mit dem Zweck, Kunst, Gewerbe und
Abb. 54 Gala-CoupØ 1833
Hochgebauter, vornehmer Galawagen von Lankensperger für König Ludwig I. in strenger
Empireform. Doppeltes Langwied-Gestell mit Schwenkachslenkung und C-Federn. Heute im
Marstallmuseum in Schloû Nymphenburg.
43
Handel in Bayern zu fördern. Der Verein, dem schon 1816/17 so bekannte
(Gründungs-)Mitglieder wie von Reichenbach, Klenze und Dall'Armi
angehörten, brachte auch das ,Kunst- und Gewerb-Blatt65 heraus, in dem
(siehe Anfang dieses Kapitels) Lankenspergers neue Lenkung vorteilhaft
beschrieben wurde. Mit Zellers Unterstützung publizierte Lankensperger
1818 auch seine Broschüre ¸Bewegliche Achsen ¼29, mit der er seine
Lenkung und die seither vorgenommenen Verbesserungen bekanntmachte.
Nach den Anfangserfolgen mit achsschenkelgelenkten Wagen verebbte
jedoch das Interesse an seiner Erfindung, und Lankensperger wird
hauptsächlich Wagen mit konventioneller Lenkung gebaut haben. Darunter befanden sich auch Gleit- und Fahrzeuge für den Hof von König
Ludwig I. (1825±48): ein Gebrauchsschlitten, sog. Chaisenschlitten, von
1830, ein Gala-CoupØ, erbaut 1833 (Abb. 54), und ein 1834 fertiggestelltes
CoupØ für den Stadtgebrauch. Sie alle befinden sich heute im Marstallmuseum in Schloû Nymphenburg.
Der zu Ansehen und Wohlstand gekommene Lankensperger übergab
1839 die Wagenfabrikation an seinen Stiefsohn Joseph Rebhan. Der jetzt
Sechzigjährige zog sich mit Frau und Tochter Theresa, seinem einzigen
leiblichen Kind, nach Birkenstein bei Fischbachau zurück. Dort stiftete er
Abb. 55 In Memoriam Lankensperger
Am 26. Juni 1982 wurde auf Initiative des Allgemeinen Schnauferl-Clubs eine vom Münchner
Graphiker Eugen Weiû gestaltete bronzene Gedenktafel am Haus Pacellistr. 8 enthüllt.
44
1839 ein Wallfahrtspriesterhaus mit Benefizium und 1845 ein Institut zur
Erziehung junger Mädchen, das die ¸Armen Schulschwestern vom
Mutterhaus zu St. Jakob am Anger in München im März 1849 beziehen
konnten.
Die Übernahme der Stiftung erlebte Lankensperger nicht mehr. Er war
am 11. Juli 1847 gestorben und auf dem Friedhof von Fischbachau
beigesetzt worden. ¹Seine Frau und die Tochter fühlten sich in Birkenstein zu einsam und zogen wieder zurück nach Münchenª66.
Ehrungen sind Lankensperger Zeit seines Lebens nicht zuteil geworden.
Es scheint noch nicht einmal ein Portrait von ihm vorzuliegen. Seit den
1970er Jahren befindet sich an seinem Geburtshaus in Marktl am Inn eine
Gedenktafel. Das dortige Heimatmuseum erinnert mit einer Stellwand an
den Erfinder. Auch am Haus Pacellistr. 8 in München ist 1982 eine
Gedenktafel angebracht worden (Abb. 55). Seit 1986 weist das Deutsche
Museum mit dem Modell eines Wagens mit Achsschenkellenkung auf
Lankensperger hin (siehe Kapitel 11).
45
9) Anmerkungen
1 Putschke, Wolfgang: Sachtypologie der Landfahrzeuge. Berlin, New York 1971. Der
Verfasser, der das Travois als Femer- und als Jochschleife bezeichnet, zitiert (S. 30±34)
Quellen mit Datierungsversuchen (Berg, Kothe: 3. Jt.; Hancar 5. Jt. v. Chr.), weist jedoch
auf deren hypothetischen Charakter hin.
2 Putschke (Anm. 1), S. 48±50
3 Treue, Wilhelm (Hrsg): Achse, Rad und Wagen, Göttingen 1986. Hier: Nagel, Wolfram:
Die Entwicklung des Wagens im frühen Vorderasien. S. 10.
4 Treue (Anm. 3), hier: Nagel, S. 15±17
5 Treue (Anm. 3), hier: Hayen, Hajo: Der Wagen in europäischer Frühzeit, S. 130, Felsbilder
mit Vierradwagen aus Rished und Langön
6 Mötefindt, Hugo: Die Erfindung des Drehschemels am vierrädrigen Wagen. In:
Geschichtsblätter für Technik und Industrie, Braunschweig 1919, Bd. VI S. 33. Mötefindt
datiert die Dejbjerg-Wagen in die La T›ne-Zeit (5.±1. Jh. v. Chr.).
7 Smolian, Jürgen: Zur Lenkung vierrädriger Wagen in alter und neuer Zeit. In: Zeitschrift
für Geschichte der Naturwissenschaften, Technik und Medizin, Leipzig 1965, 2. Jg. Heft 5
S. 71. Smolian datiert den Moorfund um 500 v. Chr.
8 Hayen (Anm. 5.) S. 130. Zur Datierung schreibt Hayen: ¹Die kurz vor Christi Geburt in
das Moor gelangten Teile blieben weitgehend erhaltenª.
9 Röring, Christoph Wilhelm: Untersuchungen zu römischen Reisewagen. Köln 1981. S. 49
und Plan 4
10 Ginzrot, Johann Christian: Die Wägen und Fahrwerke der Griechen und Römer und
anderer alten Völker. München 1817, Nachdruck Hildesheim/New York 1975, S. 114.
11 Ginzrot (Anm. 10) S. 283
12 Beckmann, Johann: Beyträge zur Geschichte der Erfindungen. Leipzig 1783. Erstes Stück,
S. 392+395
13 Gibbs-Smith, Charles: Die Erfindungen von Leonardo da Vinci. Stuttgart 1980, S. 82
14 Rausch, Wilhelm: Theoretisch-praktisches Handbuch für Wagenfabrikanten. Weimar 1891.
Dritte vermehrte und verbesserte Auflage. Nachdruck Hannover 1984 S. 13.
15 Treue (Anm. 3), hier: Wackernagel, Rudolf: Zur Geschichte der Kutsche bis zum Ende des
17. Jahrhunderts. S. 214+215.
16 Aufzeichnung von Karl Käûbohrer: ¹Der Kugeldrehkranz, wie er von 1929 bis 1950 bei
uns gebaut worden ist, hatte seine Vorgeschichte ¼ wir drehten Rillen in die Lauffläche
(der Drehkranzringe, d. Verf.) und füllten sie mit hundertzwanzig Kugeln von zweiundzwanzig Millimeter Durchmesser ¼ der Kugellenkkranz ¼ war geborenª. In: Otto
Kässbohrer in seinen Worten, in seinem Wirken, in seiner Zeit. Zweite, erweiterte Ausgabe,
Geislingen 1984, S. 165±167. Zum letzten zitierten Satz muû einschränkend gesagt werden,
daû kugelgelagerte Drehkränze bereits bei der Vorspanntechnik um die Jahrhundertwende
eingebaut worden sind.
17 Beckman, L.: Theoretisch-practisches Handbuch für Wagenbauer ¼ Mit einem Anhange,
betreffend die Construction der Eisenbahn-Waggons. Zweite, sehr verbesserte und
vermehrte Auflage. Weimar 1854, S. 41+42.
18 Feldhaus, Franz Maria; Koll, Karl: Die Technik. Ihr Werden und Wirken. Berlin 1930,
S. 326. Wolff-Friedenau, Th.: Automobile in alter Zeit. In: Deutsche Fahrzeug-Technik,
Gera 1919, Heft 4 S. 101±104. Farfler (auch Farffler), Stephan (1633±1689), baute um 1655
einen dreirädrigen (mit Gabellenkung), um 1686 einen vierrädrigen Wagen mit Knicklenkung. In beiden Fällen Antrieb über Handkurbel und Zahnräder auf das Vorderrad/auf
die Vorderachse.
19 GB-Patent 6790 vom 13.3.1835, William Bridges Adams. Der Patentinhaber empfiehlt die
Knicklenkung ¹as very suitable for the application of wheels on my improved construction
¼ but I make no claim to such a carriage as part of my Invention ¼ such carriages have
been invented but have not been brought into useª (S.11).
20 GB-Patent 8197 vom 16.8.1839, William Bridges Adams und John Buchanan
21 Der Katalog (o. J.) des inzwischen aufgelösten Dodington Carriage Museum spricht vom
¹coachbuilder, inventor, and engineer William Bridges Adams (who) produced a series of
carriages with equirotal wheelsª (S. 16).
22 Beckmann (Anm. 17), S. 33+34.
23 Elsner, H.: Zur Theorie der Lenkung automobiler Fahrzeuge. In: Der Motorwagen, Heft
XV vom 15.8.1903 S. 230 f.
46
24 Elsner, H.: Graphisches Verfahren zur Darstellung der Bewegungsvorgänge bei Lenkvorrichtungen. In: Der Motorwagen, Heft XIX vom 15.10.1903 S. 280 f.
25 Mit elektrischen Wagen meint Elsner hier sicherlich die Vorspannwagen.
26 Reimpell, Jörnsen: Fahrwerktechnik: Grundlagen. 3. überarbeitete Auflage, Würzburg
1995, S. 199.
27 Machines approuvØes par l'Academie Royale des Science, Tome Troisi›me, depuis 1713
jusqu'en 1719, Paris. Chariot à Voiles, inventØ par M. Du Quet, No. 152, 1714
28 ¹Königl. geheime Registratur des Innern. Privilegium für den Salinen Rath von
Reichenbach und den Hofwagner Georg Lankensperger wegen neu erfundenen Wagen,
Federn u. Rieb* des Vorderwagens ± 25ster May 1816ª.
*Rieb: lt. Schmeller/Bayerisches Wörterbuch 2/9: Rieb-Stück (Passau) Rippe, Rippenseite.
Hier wohl Reibstück, (miûverständlich für) Spurstange (?)
29 Lankensperger, Georg: Bewegliche Achsen und andere Verbesserungen an Wagengestellen.
Gedruckt auf Kosten des Verfassers und in Commission im Zeller'schen Kunstmagazin.
München 1818.
30 Einheitliche Patentgesetzgebung im Deutschen Reich erst seit 25.5.1877 (zum Vergleich:
England 1617, Frankreich 1791).
31 NN: Ueber die Lankenspergersche und Ackermannsche bewegliche Patent-Achsen. In:
Polytechnisches Journal, Dr. Johann Gottfried Dingler, Stuttgart 1820, Bd. I S. 296 + 297.
32 Ackermann, Rudolph (1764±1834), Sattler, Kutschwagen-Entwerfer, Verleger, Kunsthändler und Unternehmer, brachte u. a. die Monatsschrift The Repository of Arts
(1808±28) heraus
33 GB-Patent 4212 vom 27.1.1818 ¹Improvements on Axletrees applicable to Four-wheeled
Carriagesª, Patentinhaber Rudolph Ackermann, mit folgendem Hinweis: ¹¼ the
Invention, communicated to me by George Lenkensperger, of Munich, in the Kingdom
of Bavaria ¼ª
34 Länge, Walter: Die Lenkung moderner Kraftwagen. In: Automobil-Industrie, Würzburg
1961, Nr. 6, S. 78. Reimpell (Anm. 26), S. 197
35 F-Patent 911 vom 24.11.1818, Arnold-Haucisz
36 Feldhaus, F.M.: Ein vergessener Münchner Erfinder. In: Fortschritte der Technik. Beilage
der Neuesten Münchner Nachrichten, 1926 S. 34
37 Dingler (Anm. 31), S. 310 + 311
38 Teile und komplette Lenkachsen bot z. B. die Firma Joseph Richards & Co in Birmingham
an.
39 Kunst- und Gewerb-Blatt, München 1818, No. 40, Sp. 668 + 669. Siehe auch Anm. 65.
40 Poppe, Johann Heinrich Moritz von: Geschichte aller Erfindungen und Entdeckungen im
Bereiche der Gewerbe, Künste und Wissenschaften von der frühesten Zeit bis auf unsere
Tage. Frankfurt/M. 1847 und Nachdruck Hildesheim 1972 S. 319
41 Keine Erwähnung der Achsschenkellenkung mehr in: Bickes, Friedrich Adolph: Die
Schmide-Profession, Heilbronn 1834. Rühlmann, Moritz: Allgemeine Maschinenlehre,
Braunschweig 1877. Thrupp, G. A.: The History of Coaches, London 1877. Philipson,
John: The Art & Craft of Coachbuilding, London 1897
42 GB-Patent 10990 vom 10.12.1845, Robert William Thomson
43 D-Patent 84748 vom 25.5.1895, Hugo Mayer
44 Davison, C.St.C.B.: History of Steam Road Vehicles, Science Museum, London 1970, S. 20
45 GB-Patent 5554 vom 11.10.1827, Goldsworthy Gurney
46 F-Patent 13397 vom 25.4.1828, OnØsiphore Pecqueur
47 GB-Patent 6241 vom 8.3.1832, Joseph Gibbs und William Chaplin
48 US-Patent 505.548 vom 13.2.1893, Clarence E. Holley
49 Farman, D.: Les Automobiles, Voitures, Tramways et Petits VØhicules. Paris 1896, S. 122
50 Koehlich, Richard: Handbuch des gesamten Radfahrwesens. Leipzig/Wien um 1902, S. 47
51 Notizen Maybachs, zitiert nach: Schnauffer, Kurt: Die Entwicklung rasch laufender
Viertaktmotoren durch Daimler und Maybach 1882±87. Arbeitsgemeinschaft für die
Geschichte des deutschen Verbrennungsmotorenbaues, Band 9. Nicht veröffentlicht, 1953.
52 Benz, Carl: Lebensfahrt eines deutschen Erfinders. Leipzig 1925, S. 99 + 100.
53 D-Patent 73515 vom 28.2.1893, Benz & Cie.
54 Automobil Revue Bern, 14.1.1993, Test Yamaha GTS 1000
55 Dingler (Anm. 31), S. 307±310
56 Dingler (Anm. 31), S. 304
47
57 Koeûler, Paul: Schicksal einer Erfindung ± Technik-Schaffen und Zuschauer. Vortrag vom
12.2.1985
58 Kraisy, Benno: ¼ älter als das Automobil (Kutschwagen mit Achsschenkellenkung von
Lankensperger). In: Automobil- und Motorrad-Chronik, Heft 7/1982 S. 13
59 Ginzrot, Johann Christian, Sattler und Wagenbauer in Straûburg und München, baute u. a.
für König Friedrich Wilhelm II von Preuûen den Goldenen Wagen (1786), verfaûte 1817
das bedeutendste wagenhistorische Werk seiner Zeit (s. Anm. 10)
60 Hager, Luisa: Marstallmuseum in Schloss Nymphenburg. Amtlicher Führer, München
1965. Nach Anmerkung 25 (S. 37) lieferten folgende Firmen an die Münchner
Hofwagenburg: Klostermayer/München 3 Wagen ab 1806; Ginzrot/München (?) 7 Wagen
ab 1811; Reuû/Karlsruhe 5 Wagen ab 1812; Grünwald/München 1 Wagen 1814; Grundner/
München 52 Wagen und Martini/Bayreuth 2 Wagen, beide ab 1823; 1825 Ende der
Regentschaft Max I. Joseph.
61 Die persönlichen Angaben zu Johann Georg Lanketsberger/Georg Lankensperger beruhen
groûenteils auf den nicht zum Abschluû gekommenen Nachforschungen von Josef
Seidl-Ainöder/Heimatmuseum Marktl. So bedarf es noch der Klärung, ab wann Lankensperger die neue Schreibweise seines Namens benutzte, ab wann er den Titel königlich
bayerischer Hofwagner führen durfte, wie lange er die Rebhan'sche Wagnerei (am
Promenadeplatz?) betrieb, wann er die Wagenfabrikation in die Königstraûe, heute
Brienner Straûe, verlegte und ob sich Ginzrot (Anm. 59) hieran beteiligte.
62 Magistrats Acta München betreff Wagners-Gerechtigkeit, Gewerbeamt 1855±1860-2,
Stadtarchiv München
63 Reichenbach, Georg von (seit 1811), Mechaniker und Ingenieur (1771±1826), geodätische
und astronomische Instrumente, Wassersäulenmaschine, 1811 Salinenrat, 1820 Direktor des
bayer. Wasser- und Straûenbauwesens.
64 Ausschuss des Polytechnischen Vereins in Bayern (Hrsg): Hundert Jahre Technische
Erfindungen und Schöpfungen in Bayern. München und Berlin 1922, S. 38
65 Vereinsorgan des Polytechnischen Vereins in Bayern (auch für Bayern) erschien unter
verschiedenen Titeln: 1815±17: Wöchentlicher Anzeiger für Kunst- und Gewerbfleiû im
Königreich Baiern. 1818±22: Kunst- und Gewerb-Blatt des polytechnischen Vereins im
König-Reiche Bayern. 1823±25: Neues Kunst- und Gewerbblatt. 1825±68: Kunst- und
Gewerbe-Blatt ab 1869: Bayerisches Industrie- und Gewerbeblatt. Das Vereinsorgan ist
nicht mit Dinglers Polytechnischem Journal (Anm. 31) zu verwechseln.
66 Seidl-Ainöder, Josef: Georg Lankensperger erfand die Achsschenkellenkung. In: Altbayerische Heimatpost, Heft 13/1979 S. 5
10) Bildquellen, Danksagungen
Deutsches Museum
5, 6, 8, 12,
20, 23, 33,
34, 43
Dodington Carriage Museum 22
Museum Achse Rad u. Wagen 37, 48
Marstallmuseum München
52, 54
Kühnle
16, 18
Volvo
24
Sbarro
30
Maurer-MAN
50
Auwärter-Neoplan
51
MAN
56, 57
Stief
Ginzrot
Popp
Weiss
Smolian
Röring
Rausch
Archiv Eckermann
Josef Gaûner, Heimatmuseum Marktl
Thomas Köppen, Museum Achse Rad und Wagen, Wiehl
Hermann Popp, Schweinfurt
Erich Schober, MAN München
Josef Seidl-Ainöder, Heimatmuseum Marktl
Rudolf Stief, Augsburg
Hans Straûl, Deutsches Museum München
48
42
3, 11
46 b
55
7
10
14
1, 2, 4, 9, 13, 15, 17, 19,
21, 25±28, 29, 31±32,
35, 36, 38±41, 44±47,
49, 53
11) Rekonstruktion für einFunktionsmodell 1 : 5
Mit seinem Auftrag, Meisterwerke aus Naturwissenschaft und Technik zu
bewahren und Lerninhalte zu vermitteln, betrachtet es das Deutsche
Museum auch als Aufgabe, an vergessene Erfinder und Erfindungen zu
erinnern.
Eine Lücke lag bei der Achsschenkellenkung vor, zu Anfang des 19. Jh.
für pferdegezogene Wagen erfunden, heute in jedem Auto anzutreffen.
Während der Name des Erfinders Georg Lankensperger in Vergessenheit
geriet, ist der Name des Patentinhabers Rudolph Ackermann zumindest
im anglo-amerikanischen Sprachraum bekannt. Statt Ackermann-Lenkung wird meist jedoch der Fachausdruck Achsschenkellenkung benutzt
(vergleiche: Bosch-Zündung, McPherson-Federbein).
Anläûlich des 100. Geburtstags des Autos eröffnete das Deutsche
Museum am 7. Mai 1986 Autohalle II, in der der Verfasser an geeigneter
Stelle auch die Technikgruppe Lenkung abhandelte. Ein vom MAN-Werk
München gestiftetes und von den technischen Lehrlingen unter Ausbildungsleiter Erich Schober angefertigtes Funktionsmodell 1 : 5 fand
Platz in einer Vitrine, in der auch je ein Modell eines Transportwagens
1 : 20 mit Reibscheit-Lenkung und eines Postwagens 1 : 5 mit DrehkranzLenkung, jeweils pferdegezogen, ausgestellt sind.
Das Modell ist auf einer Grundplatte montiert. Per Knopfdruck werden
die Vorderräder eingeschlagen, an zwei Skalen lassen sich die unterschiedlichen Einschlagwinkel des kurveninneren und des kurvenäuûeren
Rades ablesen.
Weil weder auf einen Wagen mit Lankensperger-Lenkung noch auf eine
zeitgenössische, vermaûte Zeichnung zurückgegriffen werden konnte,
orientierte sich die Herstellung des Modells an den bildlichen Darstellungen im englischen Patent 4212 vom 27. Januar 1818. Dort ist
glücklicherweise eine sechslinige Meûlatte in rheinischen Schuh =
rheinländischer oder preuûischer Fuû entsprechend 313,85 mm dargestellt. Somit konnte ein maûstabsgerechtes Fahrwerk angefertigt werden.
Auf einen Kutschwagen-Aufbau wurde verzichtet, um die Lenkkonstruktion zeigen zu können.
Zur Rekonstruktion des Modells sind bei MAN seinerzeit Zeichnungen
und Handskizzen z. T. ohne Maûangaben angelegt worden. Weil sie für
die Anfertigung weiterer Nachbildungen wohl nicht ausgereicht hätten,
sind Anfang 1998 mit Hilfe des Catplot-Verfahrens für alle Bauteile
vermaûte Zeichnungen erstellt worden, und zwar von Aleksandar Stajic
und Anne-Marie Engelhardt, Leiterin der Technischen Berufsbildung/
Technische Zeichner bei MAN. Auch eine damals nicht angelegte
Stückliste ist nachträglich zusammengestellt worden.
Aus der perspektivischen Darstellung nach Abb. 56 und aus Seiten- und
Grundriû nach Abb. 57 gehen Bauteile, Zuordnung und Zeichnungsnummern hervor. Beim Nachbau beispielsweise der Radnaben können
sich gegenüber den Zeichnungen geringfügige Abweichungen ergeben.
Zur Beachtung: die 23 Zeichnungen muûten für den Druck verkleinert
werden, der angegebene Maûstab ist nicht mehr zutreffend.
49
Abb. 56
50
Abb. 57